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1、第二章现代工程系统【本章提要】本章主要描述现代工程的分类，工程系统结构。工程的分类和工程的系统结构对我国高等院校工程类专业的设置，工程类行业和企业的分类有决定作用（见图21）。工程分类和工程系统结构工程学科和专业分类工程行业和企业分类学生就业图21 工程分类的作用第一节工程的分类一、按照工程所在的国民经济行业分类国民经济行业分类是对全社会经济活动按照获得收入的主要方式进行的标准分类。比如建筑施工活动按照工程结算价款获得收入，交通运输活动按照交通营运业务获得收入，批发零售活动按照商品销售获得收入等。由于工程的多样性，且工程分布于国民经济的各个领域，所以工程建设与国民经济的各个领域都相关，工程建设
2、受国民经济宏观管理的影响很大。工程在我国国民经济行业分类中划分为五类。1房屋工程。包括：（1）居民住宅；（2）商业用建筑物；（3）宾馆、饭店、公寓楼；（4）写字楼、办公用建筑物；（5）学校、医院；（6）机场、码头、火车站、汽车站的旅客等候厅（室）；（7）室内体育、娱乐场馆；（8）厂房、仓库；（9）其他房屋和公共建筑物。2铁路、道路、隧道和桥梁工程。包括：（1）铁路、地铁、轻轨；（2）高速公路、快速路、普通公路；（3）城市道路、街道、人行道、过街天桥、行人地下通道、城市广场、停车场；（4）飞机场、跑道；（5）铁路、公路、地铁的隧道；（6）铁路、公路桥梁及城市立交桥、高架桥。3水利和港口工程。包括
3、：（1）水库；（2）防洪堤坝、海堤；（3）行蓄洪区工程；（4）水利调水工程；（5）江、河、湖、泊及海水治理；（6）水土保持工程；（7）港口、码头、船台、船坞；（8）河道、引水渠、渠道；（9）水利水电综合工程。4工矿工程。指除厂房外的矿山和工厂生产设施、设备的施工和安装，以及海洋石油平台的施工。包括：（1）矿山（含坑道、隧道、井道的挖掘、搭建）；（2）电力工程（如水利发电、火力发电、核能发电、风力发电等）；（3）海洋石油建设工程；（4）工厂生产设施、设备的施工与安装（如石油炼化、焦化设备，大型储油、储气罐、塔，大型锅炉，冶炼设备，以及大型成套设备、起重设备、生产线等）；（5）自来水厂、污水处理厂
4、；（6）水处理系统；（7）燃气、煤气、热力供应设施；（8）固体废弃物治理工程（如城市垃圾填埋、焚烧、分拣、堆肥等设施施工）；（9）其他未列明的工矿企业生产设备。5其他土木工程。包括：（1）体育场、高尔夫球场、跑马场等；（2）公园、游乐园、游乐场、水上游乐设施、公园索道以及配套设施；（3）水井钻探；（4）路牌、路标、广告牌；（5）其他未列明的土木工程建筑。二、按照工程的用途分类工程的类型有很多，它们的用途也各不相同。这使得各类工程的专业特点相异，由此带来了设计、建筑材料和设备、施工设备、专业施工队伍的不同。工程按照用途可以分为以下四类：1住宅工程这类工程主要是居民的住房，包括城市各种类型的房地产
5、开发项目和农村的大多数私人自建房。住宅工程是我国近二十多年来最为普遍，发展最为迅速的工程。房地产开发商是我国住宅工程最主要的研发中心和建设者。房地产业是我国最近二十多年是发展最为迅速的产业之一。2005年，全国房地产开发计划总投资达65 116.74亿元，全国累计完成房地产开发投资1.58万亿元，增长19.8%。其中，商品住宅完成投资1.08万亿元，增长21.9%。近几年房地产市场的综合景气指数一直呈现上升的态势，土地交易价格、房屋销售价格和房屋租赁价格一直维持在较高位运行，而且由于我国的城市化进程和国民经济的快速发展，还会促进房地产投资的进一步增长。2公共建筑工程这类工程中，按照不同用途还可
6、以细分（1）大型公共建筑：医院、机场、公共图书馆、文化宫、学校等大型文化、教育、体育场所等。（2）商业用建筑：大型购物场所、智能化写字楼、剧院等。这类工程以满足公共使用功能为目的，需要较高的建筑艺术性，要符合地方文化和独特的人文环境的要求。如上海金茂大厦的塔形建筑巧妙地将中国的建筑文化融入到现代高层建筑中（见图22），南京奥体中心体育场则用两条动感十足的红飘带设计造型（见图23）。图22 上海金茂大厦 图23 南京奥体中心体育场公共建筑工程和住宅工程在国民经济行业分类中同归为房屋建筑工程，它们在工程总投资中所占的比重最大。通常，房屋建筑工程产值占建筑业总产值的65%以上。3土木工程土木工程主要
7、指水利枢纽工程、港口工程、水电工程、高速公路、铁路和城市基础设施工程。这些工程主要由政府投资。我国近几十年来，基础设施建设高速发展，特别是铁路、高速公路、城市基础设施（地铁、轻轨等）、水利工程等。4工业工程工业工程主要指化工、冶金、石化、火电、核电、汽车等工程。这些工程主要是建造生产这些产品的工厂，例如化工厂、发电厂、汽车制造厂等。这些工程涉及国民经济的各个工业部门。三、按照工程投资属性分类工程的投资属性主要是由工程建设的资本性质，即投资的来源决定的。工程的资本性质通常有两类，即私有资本和公共资本。工程按照投资属性可以分为如下三类：1私人资本工程。这是由私有资本投资的建设工程，如由私人投资建造
8、的大量的私有房屋，工业工程等。许多外资工程也属于这一类。2公共资本工程。主要是国家投资的公共事业工程和基础设施工程，以及国家垄断领域的工程。它主要是由政府投资建造的，为了社会公共服务的目的。3私人资本和公共资本联合投资工程（即采用PPP ：PPP（即PublicPrivatePartnership）模式是指政府和私营企业合作，共同投资建设和运营工程。融资模式）。现在在发达国家许多基础设施工程是采用PPP的融资模式建造的。近几年，国家在进行投资体制的改革，许多领域都向私人资本开放，私有资本的工程范围在扩展，将来会作为社会固定资产投资的主体。私人资本除了积极参与商业房地产的投资开发以外，已经开始进
9、入城市基础设施建设领域。主要是通过联合、联营、集资、入股等方式，也有个别有实力的私人资本进行独资经营，如宁波雅戈尔股份有限公司通过入股投入巨资兴建杭州湾跨海大桥；杭州锦江集团通过联营投资4.8亿元建成6个热电厂；北京在“十五”期间投资1800亿元建设基础设施，其中900亿元用于修建地铁、轻轨，政府只投资20%左右，其余均需要私人资本的投资。第二节工程系统结构一、工程的系统构成工程是在一定空间上的技术系统。工程作为一个整体系统而言，它具有一定的功能。例如沪宁高速公路的总体功能是为上海和南京两地间的车辆运输提供通道，它在两地之间延伸，占据着一定的土地空间。一个工程由许多分部组合起来，是有自身的系统
10、结构形式的综合体。任何工程可以按照系统方法进行结构分解（见图24）。1工程功能面2专业要素1专业要素3专业要素2图24 工程系统的结构功能面1功能面3功能面一个工程在一定的空间上布置，它同样有自身的系统结构形式。它是由许多空间分部组合起来的综合体。这些分部也有一定的作用，提供一定的功能。通常被称为功能面。一个工程可以分解为许多功能面。最常见的是一个工程系统由许多单体建筑组成，每个单体建筑在总系统中提供一定的使用（生产）功能，是具有特定产品或服务的区域。例如，一座工厂由各个车间、办公楼、仓库、生活区等构成；高速公路由各段路面、服务区、收费区、绿化区等构成。一个校区由教学楼、图书馆、宿舍楼、实验楼
11、、体育馆、办公楼等单体建筑物组成。2专业工程要素每个功能面（每栋建筑）是由许多有一定专业特点的要素构成的。例如学校的教学楼提供教学功能，它包括建筑、结构、给水排水、电力系统、消防、通风系统、通信、多媒体系统、语音系统、智能化、电梯、控制系统等许多专业工程要素。这些专业要素不能独立存在，它们通过系统集成共同组合成教学楼的功能。专业要素有不同的形态，有的是实体系统，如结构、给排水系统、通风系统等；有的是软件系统，如智能化系统、控制系统、信号系统等。所以工程系统又是各个独立的专业要素紧密结合，相互配合、相互依存的体系。将一个工程的所有专业要素提取出来，就得到该工程所包含工程专业的体系，如地铁工程包括
12、四十几个专业工程要素。同类工程（如两栋教学楼，南京地铁和北京地铁）具有相同或相似的专业要素构成。这是分析工程系统的基本方法。这些专业工程要素有专业特点，高等院校里的工程专业通常是按照专业工程要素分类的。随着科学技术的发展和工程功能要求的提高，还会有新的工程专业要素出现。二、几种典型工程的系统构成（一）某大学新校区系统构成1某大学新校区总体要求。征地3700余亩（246.7ha），东西约1.8km，南北约1.4km，预计建成后供30000学生学习和生活。2功能区按照校区学生和教师规模，以及他们生活、学习、工作、后勤保障的需要，该校区规划有如下规模的功能区：（1）教学区（509000 m2）：公共
13、教学楼（100000 m2），图书馆（50000 m2），学校行政办公楼（20000 m2），各学院（系）专业用房（339000 m2）。（2）学生生活区（315000 m2）：研究生公寓（60000 m2）、本科生公寓（200000 m2）、学生食堂（40000 m2）、大学生活动中心（15000 m2）（3）教师生活区（教工公寓60000 m2）；（4）外事活动区（30000 m2）：国际交流中心（20000 m2）、留学生楼（10000 m2）；（5）科研区（87000 m2）：科技创业中心（15000 m2）、科研大楼（30000m2）、研发基地（42000 m2）；（6）后勤、保卫区
14、（58000 m2）：综合楼（20000 m2）、后勤服务中心（10000 m2）、接待中心及教工活动中心（15000 m2）、幼儿园（3000 m2）、医院（8000 m2）、车库（2000 m2）；（7）体育运动场地（15500m2）：体育馆（14000 m2）、室外游泳池（1500 m2）。另外标准田径场3个、篮球场93个、排球场120个、网球场9个、足球场3个。累计建筑面积1074500m2。湖水面积18.25ha（公顷），道路用地面积（宽3.5m以上）25.64ha，绿化用地面积149.78ha，绿地率59.80%。通过规划设计，该学校功能区总体布置见图25。图25 某学校功能区总体
15、布置图在每一个功能区中还有许多子功能区，如公共教学区中的B区（见图26）。图26 该校区公共教学区B区图B区中由8栋教学楼，5个楼梯间，楼之间连接通道，楼外道路和景观绿化等子功能区组成。3专业要素每个功能面由不同的专业要素构成。将教学区，教师和学生生活区，外事活动区，后勤区域和运动场地等上述功能区各工程的专业要素提取出，得到本校区工程的主要专业要素。它包括：规划，建筑，土木工程（结构工程），给排水，供电，园林绿化，道路工程，设备工程，卫生系统，装饰工程，信号系统，卫星接受系统，多媒体系统，通讯网络系统，交通系统，消防系统，人防工程，环境工程，校园智能化系统工程等。一个校区就是由这些专业要素构成的。这些专业要素对本校区的专业设计、施工和供应工作有规定性。（二）南京地铁工程系统结构南京城市地铁工程一号线一期工程是联系该市南北的大通道，它在1999年动工，2005年通车。它的系统结构如下（图27）。图27南京地铁1号线示意图1功能区的划分（1）车站：三山街站，张府园站、新街口站
