土木工程专业介绍

（一）学科概况

土木工程是建造、运维和拆解各类工程设施的科学技术的统称。它既指工程建设的对象，即建造在地下、地上、水中等的各类工程设施；也指其所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、管理、监测、维护和拆解等专业技术。

土木工程是一个历史悠久的古老学科，在其伴随着社会文明进步和科学技术发展的过程中不断被注入新的内涵，其中材料的变革和力学理论的发展起着重要的推动作用。远古时代，人类筑土以居、架木为桥，以满足简单的生活和生产需要；后来，为了适应生产生活、宗教传播以及战争的需要，兴建了城池、宫殿、寺庙、桥梁、运河以及其他各种工程设施。近代以来，随着自然科学的诞生和发展，土木工程作为一门科学技术进入了以实验为基础的定量分析阶段：在材料方面，已由木材、石料、砖瓦、石灰为主逐渐发展到使用铸铁、水泥、钢筋混凝土、土工织物、钢材；在应用理论方面，材料力学、结构力学、土力学、结构设计理论等逐步完善，为工程结构的安全与经济提供了理论支撑；在施工技术方面，不断出现的新机械和新工艺带来了施工技术的进步、建设规模的扩大、建造质量及速度的提升，并最终使人类生活发生了前所未有的巨大变化。二次世界大战以后，以现代社会生产力发展为动力，以计算机等现代科学技术为背景，以现代工程材料为基础，以现代施工技术与测试技术为手段，土木工程进入了一个高速发展的新时代。在中国，一大批超大跨度桥梁、超长隧道、超高建筑、高速铁路和高速公路等重大工程设施陆续完工，标志着我国正由土木工程大国向土木工程强国迈进。进入21世纪后，信息技术和人工智能技术迅猛发展，以工业化、数字化和智能化为技术特征的智能建造已成为新的技术手段和发展趋势，助推土木工程的转型升级。目前，面临地震、台风、滑坡、火灾、爆炸等各类灾害的频发，自然资源的短缺，人类居住环境恶化，以及人类向高空延伸、向地下发展、向海洋拓宽、向沙漠进军、向太空迈进的探索与发展，使得土木工程建设进入韧性宜居、绿色低碳的高质量、可持续发展阶段，在空间域上从单纯单体工程分析发展到对整体系统网络和环境的综合分析与智能控制，在时间域上从单纯使用阶段的安全设计发展到工程全寿命周期的精细化设计与智慧化管理，在深度上从单纯依靠专一学科深化到依靠多学科的交叉融合。此外，计算技术、信息技术、人工智能等从各个方位渗入土木工程领域，工程材料的发展空前活跃。这一切都为土木工程学科的发展带来了前所未有的机遇与驱动力。

（二）学科内涵

土木工程是最早建立的工程学科之一，其学科内涵丰富，主要包括基础学科与理论、工程材料、工程分析与设计、工程施工、工程检测与监测、工程经济与管理及信息技术应用等几个方面，其研究对象为基础设施建设中的各类结构物，如房屋建筑、桥梁、隧道与地下工程、道路、铁路、港口、市政、特种工程及防护工程、供暖、通风、空调系统等的安全与适用。

土木工程学科的理论体系主要包括土木工程材料学、岩土工程学、工程结构(结构工程、桥梁与隧道工程)原理与设计学、工程结构防灾减灾与防护学、给水排水及废物处理学、人工环境与能源工程学、土木工程建造与管理学等。而支撑土木工程学科及其理论的知识基础则主要包括如下内容，并根据研究对象的不同而有所侧重：现代数学(高等数学、数值分析、概率论、数理统计、数理方程、最优化理论等)，物理学，化学(水化学、化学与反应动力学等)，生物学，工程材料学，力学(理论力学、材料力学、结构力学、弹塑性力学、结构动力学、流体力学、断裂力学等)，计算力学，土力学与岩石力学，高等传热学，高等热力学，工程地质学，环境土工学，基础工程学，地震工程学，防护工程学，结构可靠度理论，结构设计原理与方法，土木工程施工学，土木工程试验与检测技术，土木工程信息化技术（计算机语言，数据采集、处理、分析方法），以及经济学、管理学等。

土木工程学科具有理论科学、技术科学双重特性和一定的工程经验属性，一般采用基于理论分析、试验研究(模型试验、现场实测、工程监测)和数值计算的反演分析、归纳演绎、集成综合的研究方法。

（三）学科范围

1.岩土工程

岩土工程是研究岩石和土的工程特性，评价场地安全性和稳定性，勘察、设计、施工、运行和维护建(构)筑物地基基础、边坡、挡土结构、堤坝、隧道、码头、填埋场等土工构筑物的学科。岩土工程研究范围包括岩土体工程特性的原位、室内试验技术和描述方法，岩土本构关系、岩体变形破坏，现场监测及土工构筑物设计、施工、运行与维护技术，自然灾害或工程活动引发的岩土场地灾害模拟与处置等。几乎所有的土木工程结构都建造在岩土体上、岩土体中或以岩土体为材料，岩土工程学科在土木工程建设中发挥重要的作用。

2.结构工程

结构工程是研究土木工程结构的体系选型、力学分析与优化、设计理论和方法、建造技术、维护技术、拆解技术和相应工程管理的学科。土木工程结构是指在房屋、桥梁、道路等工程的建筑物、构筑物和设施中，以建筑材料制成的各种构件相互连接组成的承重体系；结构体系应安全、适用、经济、可持续。结构工程学科通过运用基本的数学力学知识和现代科学技术，创造性地使用建筑材料、结构形式和建造方式，使工程结构安全可靠、经济合理的满足各种功能要求。

3.市政工程

市政工程研究城市和工业的给水工程、排水工程、智慧水系统和城市废物处理与处置工程等的规划、设计、施工、管理与系统运行的学科。研究对象是水社会循环过程中的水质科学问题与保障技术，包括城市水资源工程理论与技术，水质工程科学与技术，城市管道工程科学与技术，建筑给排水理论与技术，水质化学和生物学，水功能材料，城市防洪与雨水利用工程中的科学理论与技术问题，水工程仪器、仪表、材料与设备，水质监测方法等。目的是解决水资源短缺、水体污染防治、水质安全保障、输配水管网及污水管网系统优化与节能、城市污泥与固体废物处置与利用等问题，为实现水的良性循环提供理论与技术支持。

4.建筑环境与能源工程

建筑环境与能源工程是以建筑等围合空间为主要服务对象，在尽可能减少全寿命期的能源消耗、资源消耗、二氧化碳及其他污染排放的基础上，为人类生产和生活的需要而营造各类适宜的人工环境，以提升人类生产和生活品质的设计、施工、运维和设备研制等有关的理论、方法、技术和工艺的学科。其内容包括民用与工业建筑、运载工具及人工气候室中的热湿环境、清洁度及空气质量的控制，环境信息采集与智能维护，为实现此环境控制的供暖通风和空调设备系统，与之相应的冷热源及能源转换设备系统，以及燃气、蒸汽与冷热水输送系统。

5.防灾减灾工程及防护工程

防灾减灾工程及防护工程是通过综合应用土木工程和其他学科的理论与技术，建立与发展以提高土木工程结构和工程系统抵御人为和自然灾害能力的科学理论、设计方法和工程技术的学科。学科的核心内容为地震工程、抗风工程、抗火工程、抗爆工程和防护工程等，目的是通过信息技术、工程措施等手段最大限度地减轻灾害可能造成的破坏，保证人民生命和财产的安全，保障灾后经济恢复和发展的能力，以及提高国防工程和城市人防工程的防护能力。

6.桥梁与隧道工程

桥梁与隧道工程是为跨越江河、深谷、海峡，穿越山岭或水底，以及解决城市交通需要，研究各类型桥梁、涵洞和隧道等工程结构的规划、勘察、设计、制造、施工、管理和应急保障的理论、方法、技术和工艺等的学科。除了跨越河、谷和海峡等障碍外，桥梁还可长距离代替路基以满足对行车平稳性的严格要求。研究内容不仅包括国民经济建设中与公路交通、铁路交通、城市道路、地铁和轻轨相关的基础工程建设，还涉及建筑、水利、矿山、空港工程、管道运输等基础设施建设领域。

7.土木工程建造与管理

土木工程建造与管理是研究如何高效、安全、可持续地进行土木工程全生命周期工业化建造、数字化建造、智能化建造、绿色化建造和管理，以提高中国城镇化与城乡统筹发展质量的学科；也是综合应用土木工程与管理科学、经济学、社会科学、信息科学（含人工智能）等学科知识、理论和方法，对城市基础设施、工业民用建筑和房地产开发等各类土木工程从可行性研究、开发策划、规划设计、开工建设到竣工使用的全生命周期、全系统过程所进行的经济分析、决策计划、监督控制、性态评估、组织协调等工作的学科。

8.土木工程材料

土木工程材料是材料科学和土木工程领域双向交叉而形成的一门应用基础研究和应用研究学科，致力于在材料科学、力学、化学、物理学、生态学等基础研究领域与土木工程、水利水电工程、交通工程等应用领域之间架设桥梁，促进相互发展，其以应用为导向，以改善材料功能和性能、提高土木工程安全性和耐久性以及节约能源与资源为基本原则。主要包括：土木工程无机材料、高分子材料和复合材料的组成、结构、工艺与性能的关系；土木工程材料的设计、生产与应用方法及其对生态环境的影响及应对措施；工程结构中材料性能劣化规律、机理及其对构件和结构性能的影响；土木工程材料的智能化、功能化、与结构一体化以及节能、低碳、环保等。

（四）培养目标

1.硕士学位

掌握土木工程学科坚实的基础理论和系统的专门知识，对本学科的技术现状和发展趋势有基本的了解；具有解决工程问题的系统分析和综合能力，以及较强的继续学习能力、创新能力和国际视野；具有严谨求实勇于探索的科学态度和作风。能够胜任土木工程项目的设计、施工、维护、以及研究、管理或其他工程技术工作。

2.博士学位

掌握土木工程学科坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，以及较为宽广的相关学科的基本知识；了解本学科的技术现状和未来发展趋势，能应用理论、计算或实验的研究方法在某一领域或方向开展创新性的深入研究；具有独立从事科学研究工作的能力，并具有严谨求实和勇于探索的科学态度和作风；同时，具有良好的国际视野和学术交流的能力。能够胜任教学、科研、开发、建设和技术管理等工作，并成为该领域的高层次人才。

（五）相关学科

力学、水利工程、交通运输工程、环境科学与工程、材料科学与工程、矿业工程、安全科学与工程、管理科学与工程、计算机科学与技术、智能科学与技术。

硕士学位基本要求

（一）获本学科硕士学位应掌握的基本知识

1.基础知识

土木工程学科硕士生应在工科本科毕业生所必须掌握的数学、物理、化学知识的基础上，根据专业特点选择性地掌握：（1）数值分析、数理方程、矩阵论、应用统计、随机过程、优化理论等高等数学知识；（2）化学及反应动力学、生物化学等化学知识；（3）高等热力学、光学、电磁学等物理知识；（4）现代信息科学与技术、环境科学等知识。

2.专业知识

掌握土木工程学科某一专业方向较为系统深入的专业基础知识和专业技术知识，了解本学科的技术现状和发展趋势，主要包括：（1）弹塑性力学、结构动力学、热力学及现代数值分析方法等的基本原理、分析方法和发展趋势；（2）现代工程材料的基本组成结构与性能技术现状和发展趋势；（3）土木工程某一专业方向的基本理论、分析方法技术现状和发展趋势；（4）现代土木工程施工与管理的技术现状和发展趋势；（5）土木工程结构的全寿命分析、维护理论技术现状和发展趋势。
各二级学科要求的专业知识如下：

岩土工程：高等土力学、高等岩石力学、高等基础工程学、岩土工程施工等。

结构工程：高等混凝土结构、高等钢结构、高等组合结构、高等结构设计、高等结构试验等。

市政工程：给水排水理论与技术、水处理理论与技术、水资源系统工程、固体废弃物处置等。

建筑环境与能源工程：建筑热过程、通风理论、建筑节能与可再生能源利用、暖通空调系统诊断与控制技术等。

防灾减灾工程及防护工程：防灾减灾工程学、地震工程学、风工程学、防护工程学、结构振动与控制、结构健康监测与运维等。

桥梁与隧道工程：高等桥梁结构、隧道力学、高等隧道结构等。

土木工程建造与管理：高等土木工程施工技术、现代工程管理、技术经济与管理等。土木工程材料：材料科学基础、材料分析与现代测试技术、建筑功能材料学等。

3.工具性知识

（1）外语知识：熟练阅读专业外文文献，具备一定的翻译、写作能力和基本的听说交流能力。

（2）计算机知识：熟练运用计算机操作系统，至少掌握一种行业内常用的分析应用软件。

（3）文献检索知识：熟练掌握各类文献、信息资料的一般检索方法及互联网检索技术

（4）实验知识：掌握土木工程试验的基本方法。

（5）其他知识：工程建设标准相关知识，以及相关的经济、管理、法律法规等知识。

（二）获本学科硕士学位应具备的基本素养

1.学术素养

（1）科学素养：扎实的专业知识，以及复杂问题的抽象、建模能力和科学思维方式；严谨的治学态度和求实的科学精神，避免学术浮躁；持续学习、理性质疑的精神和百折不挠的开拓精神；一定的创新能力。

（2）工程素养：对新体系、新技术、新工艺的推广或对现有技术进行革新的进取精神；勇于承担责任、团结合作、沟通协调的职业精神；良好的市场、质量和安全意识，注重环境保护、生态平衡和可持续发展的社会责任感。

（3）了解本学科相关的知识产权、工程伦理等方面的知识：维护他人知识产权，尊重他人尚未获得知识产权的成果，保护本人尚未获得知识产权的成果。

2.学术道德

（1）自觉维护学术诚信，恪守学术规范：严禁考试作弊或通过不正当手段获取成绩；严禁在科研和工程活动中抄袭剽窃、编造篡改数据、一稿多投、随意署名等学术不端行为；严禁购买或由他人代写学位论文。

（2）遵纪守法，严格遵守国家有关涉密管理和知识产权的法律、法规。

（三）获本学科硕士学位应具备的基本学术能力

1.获取知识的能力

具有从书本、期刊、影像、会议、讨论、互联网络和生产实践等多种可能的途径快速获取符合专业需求及研究复杂工程问题的信息、研究方法的能力，以及通过系统的课程学习、自学、专业实践、文献阅读等方式有效获取研究所需知识和方法的能力，并善于总结与归纳。

2.科学研究能力

发现问题、全面了解问题，并对其进行质疑和评价的能力；复杂土木工程问题的建模能力，以及问题的影响因素的定性分析能力；综合运用所学知识和相关成果，提出研究思路、设计技术路线，并采用理论、实验、数值计算等手段，分析并解决工程技术问题的能力。同时，具有通过清晰明了的语言表达和逻辑严谨的演绎归纳来论证其工程问题解决过程的能力。

3.实践能力

具有较强的实践能力，包括熟悉土木工程一般工作流程和执行规范，综合利用专业知识开展学术研究或进行创新试验、技术开发、组织实施的能力，土木工程试验技能，与他人合作的能力；尤其应具有善于将土木工程基本理论、专业知识与生产实践、新技术探索等相结合以处理复杂土木工程问题的能力。

4.学术交流能力

较强的文字表达和语言表达能力，并能够采用多种手段相结合进行学术表达，主要包括阐明学术思想、研究思路、研究内容、技术手段及研究成果；具有一定的学科内、跨学科及国际学术交流与合作能力。

5.其他能力

一定的组织协调能力和国际视野。

（四）学位论文基本要求

1.规范性要求

硕士学位论文的组成内容、版式格式、符号术语、语言表述、图形表达、引文注释等应规范严谨。学位论文应包含如下内容：

（1）封面：论文题目（中英文）、论文作者、指导教师、学科门类、专业名称、培养单位、完成日期；

（2）独创性声明和关于论文使用授权的说明须有作者及导师的亲笔签字；

（3）中英文摘要与关键词；

（4）论文目录，以及公式、图表清单和符号及缩略语表；

（5）论文正文包含选题依据、文献综述、研究内容和研究成果、结论与展望；

（6）参考文献；

（7）附录，包括研究过程中使用的基本数据、重要计算程序，以及硕士期间取得的成果等；

（8）致谢。

2.质量要求

硕士学位论文应满足以下的要求：

（1）论文工作应在导师指导下独立完成，工作量饱满，论文工作时间一般不少于一年。

（2）论文选题应结合土木工程建设与运营需求，具有较强的理论意义或实用价值，论文成果具有一定的先进性和实用性。

（3）论文应体现作者已广泛阅读国内外相关文献，文献综述应对所研究课题的国内外状况有清晰的描述与分析。

（4）学位论文应综合应用基础理论、专业知识和试验/数值模拟等技术手段，对科学研究课题和较复杂工程问题进行分析研究，方法科学，结果可信，且应具有一定的理论深度或技术难度。

（5）论文写作要求思路清晰、结构合理、层次分明、文笔通顺、版式规范。