前言

土木工程是人類最早創造的工程技術之一，具有悠久歷史，其萌芽出現在“穴居巢處”的人類蠻荒文明時代，那時人類向鳥類學習選樹并在樹上筑巢，還利用或改造自然洞穴以滿足居住需求，因而也就有了“有巢氏”和“穴居氏”之說。火使人類從蠻荒文明進入古代文明，火改變了人類的飲食習慣，人類也用火來改造自然物（如燒制磚、瓦）或自然地形（如都江堰工程）以滿足自己的需要，并筑城及興建大型土木建筑；電使人類從古代文明進入近代文明，電為人類提供了動力，使人類改造自然的能力得到了飛躍性的提升，人們造出了水泥及各種金屬材料，使土木結構的性能（如承載能力、跨越能力）得到了極大的提升；網絡信息技術使人類從近代文明進入現代文明，網絡信息技術使人類探索未知世界的能力得到了極大的提升，人們通過傳感、遙測、遙控、無線通訊、網絡、計算機技術使土木結構變得更加精巧、靈動，于是就有了生態建筑、節能建筑、綠色建筑、數字建筑、智能建筑、智慧建筑的粉墨登場、時空交替。可見，土木工程與人類文明同步發展，與人類文明息息相關。

土木工程技術是人類文明的最重要標志之一，是人類文明形成及社會進化過程中必需的民生工程，是國家建設的基礎行業。“衣、食、住、行”是人類生存的最基本條件，“住（即居住）”靠土木工程技術得以實現，“行（即出行、交通）”的基礎設施（公路、鐵路、機場、碼頭等）也靠土木工程技術來實現。因此，土木工程是關系國計民生的重要行業和關鍵行業，只要有人類生存就需要土木工程。建造各種土木工程設施的物質基礎是土地、建筑材料、建筑設備和施工機具，借助這些物質條件就能經濟、便捷地建起既滿足人們使用要求、審美要求、環保要求，又能安全承受各種荷載的工程設施，這也就是土木工程學科的基本出發點和最終歸宿。現代社會，人類的日常生活無處不與各式各樣的營造活動（土木工程）密切相關。住宅、樓宇、公路、鐵路、機場、碼頭、堤壩、運河、橋梁、管道、為人類生活提供著各種必須的服務，土木工程行業與人類社會息息相關，其生產過程和產品直接影響著人類的生活。土木工程行業是各項經濟建設的基礎產業，人類社會中的各種經濟活動都或多或少會受到它的影響。我國勞動人民創造過許多土木工程奇跡，“古有長城、都江堰，今有三峽、青藏線”，土木工程產品具有很強的時代特征，它反映了同一時代人類的技術與經濟水平和藝術理念，土木工程是伴隨著人類社會的發展進程發展起來的，它所建造的工程設施反映了各個歷史時期社會、經濟、文化、科學、技術發展的面貌，因此，土木工程也就成了社會歷史發展的最重要見證之一。土木工程追求技術、經濟和建筑藝術上的統一，一個土木工程作品的造型和裝飾對地方風格、民族風格及時代風格的表達與體現具有重要作用。一項工程設施的建造通常要經過勘察、設計和施工三個階段（目前，追求土木工程的全壽命運作，故還應該增加一個運營管理與維護階段），需要運用工程地質學、測地學（測量空間定位）、物理學（力學與測試）、化學、材料學（建筑材料）、結構工程學、設備工程學、機械工程學（建筑機械）、施工技術學、管理學（施工組織）、經濟學（建筑經濟）、信息科學（網絡、計算機、自動控制）等基本理論和技術。因此，土木工程是一門涉及眾多知識領域的、范圍廣闊的綜合性學科。土木工程具有極強的實踐性，早期的土木工程是通過工程實踐，不斷總結經驗（成功的經驗）教訓（吸取失敗的教訓）發展起來的，17世紀開始，以伽利略和牛頓為先導的近代力學與土木工程實踐結合起來，才逐漸形成了理論力學、材料力學、結構力學、流體力學、巖體力學等土木工程的基礎理論學科，土木工程才逐漸由經驗發展成為科學，今天已發展成為內涵廣泛、門類眾多、結構復雜的綜合性科學體系。土木工程學經歷了幾千年的漫長經驗積累期，到近代才形成了一定的、尚不完善的理論體系，但其中存在的問題仍很多，其中的很多奧秘我們還不甚了解，因此，需要人類不懈地繼續持續探索。

為適應我國高等教育對土木工程專業教學的需要，普及土木工程科學知識，編者不揣淺陋編寫了本書。本書的撰寫借鑒了當今國內外的最新研究成果和大量實際資料，吸收了前人及當代人的寶貴經驗和認識，也盡最大可能地包含了當今最新的科技成果。本書是編者在江南大學從事教學、科研和工程實踐活動的經驗積累之一，也是編者30余年工程生涯中不斷追蹤科技發展腳步的部分收獲，希望本書的出版能有助于土木工程知識的普及，對從事各類工程建設活動的人們有所幫助，對人與自然的和諧共處及協調發展有所貢獻。

全書由江南大學姜晨光主筆完成，長沙理工大學唐平英，福州大學方緒華，中南大學劉興權，江西理工大學劉小生，廣西大學張協奎、陳偉清，煙臺市城市規劃編研中心孫麗莉、楊蘭、袁春橋，煙臺市墻體材料革新與建筑節能辦公室原嘉祥，煙臺保利置業有限公司張麗萍，無錫市墻材革新和散裝水泥辦公室林輝、李平，無錫市建設局顧持真、李剛、黃偉祥、錢保國、宋艷萍、祝付玲、王燁、胡聞、陳江渝、華崇樂、閔向林、朱燁昕、成美捷、何躍平、翁林敏、夏正興，無錫太湖學院崔清洋、關秋月，江南大學黃奇壁、王偉、葉軍、吳玲、蔣旅萍、歐元紅、陳麗、劉進峰、蔡洋清、盧林、劉群英、夏偉民、張惠君、王風芹等參與了相關章節的撰寫工作。限于水平、學識和時間關系，書中存在的謬誤與欠妥之處敬請讀者多多批評指教。

2014年12月于江南大學