土木工程是建造各類(lèi)工程設施的科學(xué)技術(shù)的統稱(chēng)。它既指所應用的材料、設備和所進(jìn)行的勘測、設計、施工、保養維修等技術(shù)活動(dòng)；也指工程建設的對象，即建造在地上或地下、陸上或水中 ，直接或間接為人類(lèi)生活、生產(chǎn)、軍事、科研服務(wù)的各種工程設施，例如房屋、道路、鐵路、運輸管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場(chǎng)、海洋平臺、給水和排水以及防護工程等。

　　建造工程設施的物質(zhì)基礎是土地、建筑材料、建筑設備和施工機具。借助于這些物質(zhì)條件，經(jīng)濟而便捷地建成既能滿(mǎn)足人們使用要求和審美要求，又能安全承受各種荷載的工程設施，是土木工程學(xué)科的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。

　　土木工程歷史上的三次飛躍

　　對土木工程的發(fā)展起關(guān)鍵作用的，首先是作為工程物質(zhì)基礎的土木建筑材料，其次是隨之發(fā)展起來(lái)的設計理論和施工技術(shù)。每當出現新的優(yōu)良的建筑材料時(shí)，土木工程就 會(huì )有飛躍式的發(fā)展。

　　人們在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料從事?tīng)I造活動(dòng)，后來(lái)出現了磚和瓦這種人工建筑材料，使人類(lèi)第一次沖破了天然建筑材料的束縛。中國在公元前十一世紀 的西周初期制造出瓦。最早的磚出現在公元前五世紀至公元前三世紀戰國時(shí)的墓室中。磚和瓦具有比土更優(yōu)越的力學(xué)性能，可以就地取材，而又易于加工制作。

　　磚和瓦的出現使人們開(kāi)始廣泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。直至18～19世紀，在長(cháng)達兩千多年時(shí)間里，磚和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，為人類(lèi)文明作出了偉大的貢獻，甚至在目前還被廣泛采用。

　　鋼材的大量應用是土木工程的第二次飛躍。 十七世紀70年代開(kāi)始使用生鐵、十九世紀初開(kāi)始使用熟鐵建造橋梁和房屋，這是鋼結構出現的前奏。

　　從十九世紀中葉開(kāi)始，冶金業(yè)冶煉并軋制出抗拉和抗壓強度都很高、延性好、質(zhì)量均勻的建筑鋼材，隨后又生產(chǎn)出高強度鋼絲、鋼索 .于是適應發(fā)展需要的鋼結構得到蓬勃發(fā)展。除應用原有的粱、拱結構外，新興的桁架、框架、網(wǎng)架結構、懸索結構逐漸推廣，出現了結構形式百花爭艷的局面。

　　建筑物跨徑從磚結構、石結構、木結構的幾米、幾十米發(fā)展到鋼結構的百米、幾百米，直到現代的千米以上。于是在大江、海峽上架起大橋，在地面上建造起摩天大樓和高聳鐵塔，甚至在地面下鋪設鐵路，創(chuàng )造出前所未有的奇跡。

　　為適應鋼結構工程發(fā)展的需要，在牛頓力學(xué)的基礎上，材料力學(xué)、結構力學(xué)、工程結構設計理論等就應運而生。施工機械、施工技術(shù)和施工組織設計的理論也隨之發(fā)展，土木工程從經(jīng)驗上升成為科學(xué)，在工程實(shí)踐和基礎理論方面都面貌一新，從而促成了土木工程更迅速的發(fā)展。

　　十九世紀20年代，波特蘭水泥制成后，混凝土問(wèn)世了�；炷�土骨料可以就地取材，混凝土構件易于成型，但混凝土的抗拉強度很小，用途受到限制。 十九世紀中葉以后，鋼鐵產(chǎn)量激增，隨之出現了鋼筋混凝土這種新型的復合建筑材料，其中鋼筋承擔拉力，混凝土承擔壓力，發(fā)揮了各自的優(yōu)點(diǎn)。 二十世紀初以來(lái)，鋼筋混凝土廣泛應用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域。

　　從三十年代開(kāi)始，出現了預應力混凝土。預應力混凝土結構的抗裂性能、剛度和承載能力，大大高于鋼筋混凝土結構，因而用途更為廣闊。土木工程進(jìn)入了鋼筋混凝土和預應力混凝土占統治地位的歷史時(shí)期�；炷�土的出現給建筑物帶來(lái)了新的經(jīng)濟、美觀(guān)的工程結構形式，使土木工程產(chǎn)生了新的施工技術(shù)和工程結構設計理論。這是土木工程的又一次飛躍發(fā)展。

　　土木工程的特點(diǎn)

　　建造一項工程設施一般要經(jīng)過(guò)勘察、設計和施工三個(gè)階段，需要運用工程地質(zhì)勘察、水文地質(zhì)勘察、工程測量、土力學(xué)、工程力學(xué)、工程設計、建筑材料、建筑設備、工程機械、建筑經(jīng)濟等學(xué)科和施工技術(shù)、施工組織等領(lǐng)域的知識 ，以及電子計算機和力學(xué)測試等技術(shù)。因而土木工程是一門(mén)范圍廣闊的綜合性學(xué)科。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工程實(shí)踐的發(fā)展，土木工程這個(gè)學(xué)科也已發(fā)展成為內涵廣泛、門(mén)類(lèi)眾多、結構復雜的綜合體系。

　　土木工程是伴隨著(zhù)人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。它所建造的工程設施反映出各個(gè)歷史時(shí)期社會(huì )經(jīng)濟、文化、科學(xué)、技術(shù)發(fā)展的面貌，因而土木工程也就成為社會(huì )歷史發(fā)展的見(jiàn)證之一。

　　遠古時(shí)代，人們就開(kāi)始修筑簡(jiǎn)陋的房舍、道路、橋梁和溝澶，以滿(mǎn)足簡(jiǎn)單的生活和生產(chǎn)需要。后來(lái)，人們?yōu)榱诉m應戰爭、生產(chǎn)和生活以及宗教傳播的需要，興建了城池、運河、宮殿、寺廟以及其他各種建筑物。

　　許多著(zhù)名的工程設施顯示出人類(lèi)在這個(gè)歷史時(shí)期的創(chuàng )造力。例如，中國的長(cháng)城、都江堰、大運河、趙州橋、應縣木塔，埃及的金字塔，希臘的巴臺農神廟，羅馬的給水工程、科洛西姆圓形競技場(chǎng)（羅馬大斗獸場(chǎng)），以及其他許多著(zhù)名的教堂、宮殿等。

　　產(chǎn)業(yè)革命以后，特別是到了20世紀，一方面社會(huì )向土木工程提出了新的需求；另一方面，社會(huì )各個(gè)領(lǐng)域為土木工程的前進(jìn)創(chuàng )造了良好的條件。因而這個(gè)時(shí)期的土木工程得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在世界各地出現了現代化規模宏大的工業(yè)廠(chǎng)房、摩天大廈，核電站、高速公路和鐵路、大跨橋梁、大直徑運輸管道長(cháng)隧道、大運河、大堤壩、大飛機場(chǎng)、大海港以及海洋工程等等�，F代土木工程不斷地為人類(lèi)社會(huì )創(chuàng )造嶄新的物質(zhì)環(huán)境，成為人類(lèi)社會(huì )現代文明的重要組成部分。

　　土木工程是具有很強的實(shí)踐性的學(xué)科。在早期，土木工程是通過(guò)工程實(shí)踐，總結成功的經(jīng)驗，尤其是吸取失敗的教訓發(fā)展起來(lái)的。從17世紀開(kāi)始，以伽利略和牛頓為先導的近代力學(xué)同土木工程實(shí)踐結合起來(lái)，逐漸形成材料力學(xué)、結構力學(xué)、流體力學(xué)、巖體力學(xué)，作為土木工程的基礎理論的學(xué)科。這樣土木工程才逐漸從經(jīng)驗發(fā)展成為科學(xué)。

　　在土木工程的發(fā)展過(guò)程中，工程實(shí)踐經(jīng)驗常先行于理論，工程事故常顯示出未能預見(jiàn)的新因素，觸發(fā)新理論的研究和發(fā)展。至今不少工程問(wèn)題的處理，在很大程度上仍然依靠實(shí)踐經(jīng)驗。

　　土木工程技術(shù)的發(fā)展之所以主要憑借工程實(shí)踐而不是憑借科學(xué)試驗和理論研究，有兩個(gè)原因：一是有些客觀(guān)情況過(guò)于復雜，難以如實(shí)地進(jìn)行室內實(shí)驗或現場(chǎng)測試和理論分析。例如，地基基礎、隧道及地下工程的受力和變形的狀態(tài)及其隨時(shí)間的變化，至今還需要參考工程經(jīng)驗進(jìn)行分析判斷。二是只有進(jìn)行新的工程實(shí)踐，才能揭示新的問(wèn)題。例如，建造了高層建筑、高聳塔桅和大跨橋梁等，工程的抗風(fēng)和抗震問(wèn)題突出了，才能發(fā)展出這方面的新理論和技術(shù)。

　　在土木工程的長(cháng)期實(shí)踐中，人們不僅對房屋建筑藝術(shù)給予很大注意，取得了卓越的成就；而且對其他工程設施，也通過(guò)選用不同的建筑材料，例如采用石料、鋼材和鋼筋混凝土，配合自然環(huán)境建造了許多在藝術(shù)上十分優(yōu)美、功能上又十分良好的工程。古代中國的萬(wàn)里長(cháng)城，現代世界上的許多電視塔和斜張橋，都是這方面的例子。

　　土木工程的發(fā)展趨勢

　　現代土木工程的特點(diǎn)是：適應各類(lèi)工程建設高速發(fā)展的要求，人們需要建造大規模、大跨度、高聳、輕型、大型、精密、設備現代化的建筑物。既要求高質(zhì)量和快速施工，又要求高經(jīng)濟效益。這就向土木工程提出新的課題，并推動(dòng)土木工程這門(mén)學(xué)科前進(jìn)。

　　高強輕質(zhì)的新材料不斷出現。比鋼輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）已開(kāi)始應用。對提高鋼材和混凝土的強度和耐久性，已取得顯著(zhù)成果 ，而且還仍繼續進(jìn)展。

　　建設地區的工程地質(zhì)和地基的構造 ，及其在天然狀態(tài)下的應力情況和力學(xué)性能，不僅直接決定基礎的設計和施工，還常常關(guān)系到工程設施的選址、結構體系和建筑材料的選擇，對于地下工程影響就更大了。工程地質(zhì)和地基的勘察技術(shù)，目前主要仍然是現場(chǎng)鉆探取樣，室內分析試驗，這是有一定局限性的為適應現代化大型建筑的需要，急待利用現代科學(xué)技術(shù)來(lái)創(chuàng )造新的勘察方法。

　　以往的總體規劃常是憑借工程經(jīng)驗提出若干方案，從中選優(yōu)。由于土木工程設施的規模日益擴大，現在已有必要也有可能運用系統工程的理論和方法以提高規劃水平。特大的土木工程，例如高大水壩會(huì )引起自然環(huán)境的改變，影響生態(tài)平衡和農業(yè)生產(chǎn)等，這類(lèi)工程的社會(huì )效果是有利也有弊。在規劃中，對于趨利避害要作全面的考慮。

　　隨著(zhù)土木工程規模的擴大和由此產(chǎn)生的施工工具、設備、機械向多品種、自動(dòng)化、大型化發(fā)展，施工日益走向機械化和自動(dòng)化。同時(shí)組織管理開(kāi)始應用系統工程的理論和方法，日益走向科學(xué)化；有些工程設施的建設繼續趨向結構和構件標準化和生產(chǎn)工業(yè)化。這樣，不僅可以降低造價(jià)、縮短工期、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且可以解決特殊條件下的施工作業(yè)問(wèn)題，以建造過(guò)去難以施工的工程。