土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。
土木工程的范围非常广泛，它包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程，铁路工程，桥梁工程，隧道工程，机场工程，底下工程，给水排水工程，港口、码头工程等。国际上，运河、水库、大坝、水渠等水利工程也包括于土木工程之中。人民生活离不开衣、食、住、行，其中“住”是与土木工程直接相关的；而“行”则需要建造铁道、公路、机场、码头等交通土建工程，与土木工程关系也非常紧密；而“食”需要打井取水，筑渠灌溉，建水库蓄水，建粮食加工厂，粮食储仓等；而“衣”的纺纱、织布、制衣，也必须在工厂内进行，这些也离不开土木工程。另外，各种工业生产必须要建工业厂房，即使是航天事业也必须要建发射塔架和航天基地，这些都是土木工程人员可以施展才华的领域。正因为土木工程内容如此广泛，作用如此重要，所以国家将工厂、矿井、铁道、公路、桥梁、农田水利、商店、住宅、医院、学校、给水排水、煤气输送等工程建设称为基本建设，大型项目由国家统一规划建设，中小型项目也归于各级政府有关部门管理。
以上介绍的各种类型的土木工程设施的规划、勘测、设计、施工、管理和维修便构成了土木工程专业所要学习的核心内容。因此土木工程是一门范围广泛的学科。随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的体系。土木工程的是伴随着人类社会的发展而发展起来的，也是一门具有很强的实践性的学科。
古代土木工程的历史跨度很长，它大致从旧石器时代（约公元前5000年起）到17世纪中叶。这一时期的土木工程说不上有什么设计理论，修建各种设施主要靠经验。人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动，后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚，是土木工程历史上的第一次飞跃。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易于加工制作。这一时期还出现了一些经验总结和描述外形设计的土木工程著作。其中比较有代表性的为公元前5世纪的《考工记》，北宋李诫的《营造法式》，意大利文艺复兴时期贝蒂著的《论建筑》等。
一般认为，近代土木工程的时间跨度为17世纪中叶到第二次世界大战前后，历时300余年。在这一时期，土木工程逐步形成为一门独立学
科。1683年意大利学者伽利略发表了“关于两门新科学的对话”，首次用公式表达了梁的设计理论。1687年牛顿总结出力学三大定律，为土木工程奠定了力学分析的基础。随后，在材料力学、弹性力学和材料强度理论的基础上，法国的纳维于1825年建立了土木工程中结构设计的容许应力法。从此，土木工程的结构设计有了比较系统的理论指导。材料方面，十七世纪70年代开始使用生铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，这是刚结构出现的前奏。从十九世纪开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延展性好、质量均匀的建筑钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。十九世纪20年代，波特兰
水泥制成后，混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构件易于成型，但混凝土的抗拉强度很小，用途受到限制。十九世纪中叶以后，钢铁产量激增，随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料，其中钢筋承担拉力，混凝土承担压力，发挥了各自的优点。二十世纪初以来，钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。从三十年代开始，出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，大大高于钢筋混凝土结构，因而用途更为广阔。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式，使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。
第二次世界大战以后，许多国家的经济起飞，现代科学技术迅速发展，从而为土木工程的进一步发展提供了强大的物质基础和技术手段，开始了以现代科学技术为后盾的土木工程新时代。这一时期的土木工程有以下几个特点：一、功能要求多样化；二、城市建设立体化；三、交通工程快速化；四、工程设施大型化。
由此我们可以发现，对土木工程的发展起关键作用的，首先是作为工程物质基础的土木建筑材料，其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时，土木工程就会有飞跃式的发展。
在土木工程的材料和理论发展史中我们很少关注到建筑外部装饰材料和外观设计理论的存在，但这恰
恰是我所感兴趣的地方。因为建筑是凝固的音符，当我们欣赏一个建筑时，必然从它的外观入手，所以在我们的观念中并不能把建筑外部装饰材料和外观设计理论当作是无足轻重的部分。
威尔士足球分析在最新的建筑中，水立方是一个很能够吸引我们眼球的案例。在外形设计和构筑上，它应用了物理学上的“气泡理论”，
而在外部材料上，它应用了一种比较新颖的材料——在国内是第一次——ETFE（聚乙烯－四氟乙烯共聚物）充气薄膜。在国外，由于ETFE薄膜耐腐蚀性、保温性俱佳、自清洁能力强，欧洲有600至800个建筑都用了这种材料。按照设计方案，水立方的内外立面膜结构共由3065个气枕组成（其中最小的1~2平方米，最大的达到70平方米），覆盖面积达到10万平方米，展开面积达到26万平方米，是世界上规模最大的膜结构工程，也是唯一一个完全由膜结构来进行全封闭的大型公共建筑。根据室内与室外、里面与屋顶环境的不同，具体部位的气枕将由2~5层薄膜组成。在外墙上的气枕最外层薄膜带浅蓝，中间透明，里层镀点；内墙气枕的最里层为透明，外层镀点。外墙的内层膜和内墙的外层膜上镀着的密度不等的指甲盖大小的镀点用于控制膜的透光度，同时还起到散射阳光的作用。由于ETFE薄膜的透光性，这种立面装配系统能使水立方在白天最高节约50%的照明能耗。
与最近建筑上常用的玻璃幕墙相比较，整套ETFE薄膜的成本相当于同面积的中高档玻璃幕墙，而其2层膜可实现的热功性能就顶得上3层玻璃幕墙的效果。并且，轻巧的ETFE幕墙大大减轻了水立方主体
钢结构的荷载。与此同时，ETFE薄膜更没有玻璃幕墙所带来的光污染导致交通意外多发的缺陷，也防止了由玻璃幕墙反射蓝天白云以致鸟类误以为真而撞上造成死亡的悲剧。所以，与玻璃幕墙比较，ETFE薄膜具有更大的优势，必然会成为将来一段时期内外部材料的最优选择。
同样使用了ETFE薄膜，比水立方更早建成的安联体育馆可谓是本年度建筑中的精品之作。安联球场的外立面使用了透明的充满空气的材料，内嵌发光系统，可使外墙分别发出红光、蓝光或白光。胶膜厚度仅0.2mm，采用的是传统上用于植物温室设计的EFTE材料，经过7道表层处理让它从里到外发挥均匀的透光透效果，从外面看却又不会有透明感。胶膜具有自清洁、防火、隔热、防冻的功能，并能让场内一直保持350帕斯卡的大气压力。不仅在外部材料上采用了使建筑物更美丽的方案，在外形设计和内部结构上也是神来之笔。在外形上，安联体育馆取材自古罗马竞技场的拱形结构，显示出坚厚、敦实、不可动摇的气势，同时也为内场提供了广阔的空间和极好的视野。在内部结构上，球场观众席的坡度非常大，下排观众席坡度近24度，中排观众席坡度近30度，上排观众席坡度近34度，其设计达到了静力学的极限，并且由这种俯视的欣赏角度，大大提高了球迷的热情。尽管争议不断，耗资巨大（3.4亿欧元，即近34亿人民币），2001年普利茨
克奖获得者赫尔佐格与德梅隆所设计的安联足球场已经成为了一个建筑史上的经典。
由此，我产生了对建筑外部材料和建筑外形设计的思考。在印象中，外墙的材料总是由灰的混凝土
担当，因为其坚固耐用，价格便宜，施工简便，却往往忽略了它的冰冷、粗糙和单调，以致有人把城市比喻为“钢筋混凝土的森林”，触目所及的楼房和地面都是压抑的灰，缺少了美观和艺术气息。水立方和安联足球场晚上明亮的霓虹给了我们很大的启示：塑料可以让建筑更加美丽，更加多样化，一个建筑不仅仅只是将其立起来，更是要它焕发出光彩。联想到土木工程，我们需要做的不只是“土”和“木”的简单结合，更需要的是赋予它们生命和艺术的气息，“土木”是一个工程，不是一个死板的东西，需要我们去挖掘，去发现，去思考，去想象，去创新。但建筑的外观又并不仅仅只是表面文章。比如悉尼歌剧院，我们看到了它如风帆一般的美丽外形，在赞叹的同时也应该展开思考：为什么考虑用类似于风帆的造型？风帆为什么朝向某个方向而不是其他？既而从资料中寻解答：悉尼歌剧院坐落于新南威尔士州首府悉尼市贝尼朗岬角上，紧靠着世界著名的海港大桥的一块小半岛上，三面环海。因此，设计成风帆形一方面可以与周围的景相印衬，另一方面也有减小风力作用的考虑：海边风大，作为贝壳型的形状可以更多地减小风阻面，而所背对的方向必然是一年统计中风力最大的方向。既是活学活用，灵活创新，又是因地制宜，因势利导。这才是建筑工程的真正意义所在，也是建筑工程前进的方向。
一方面要向前看，去创造；一方面也要往回看，去总结。孔子说过：“温故而知新。”日本的爱知世博会，给我们上了生动的一课：世博会的各种建筑材料表面上看很高档，但很多都是废物利用。很多木板都是由建筑用木材废料加工而成，到处摆放的座椅，是电视壳粉碎后制成。丰田展馆内壁由回收的
废纸加工而成，长久会场日本馆，外表由竹子制成，追求人与自然和谐，实际上很省钱，使用的绝大部分钢材和木料，都可以回收利用，大大降低了成本。同时，日本馆从3月到9月里，经历了爱知的酷暑，竹壁的优越性体现出来了：大大降低了室内的温度，对于空调的需要减少。仅这一点就给人众多的思考：在现代社会里，竹子作为建筑材料已经不大用了；然而，爱知展馆启示我们，竹子是一种可再生资源，且生长迅速，对环境友好的，并且能够在炎炎酷暑中带来清凉，对如何减少夏季电荒发生频率提出了一个源自古代人民智慧的解决方案。
所以，对于已有的建筑物、建筑材料和建筑科技，我们要学习，思考，将其归纳总结，然后通过思考去改进，最后再发挥想象力去创造，这才是一个土木工程师所应该具备的能力，也是土木工程的精髓所在。
现代土木工程适应各类工程建设高速发展的要求，重大工程项目将陆续兴建。人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密、设备现代化的建筑物。既要求高质量和快速施工，又要求高经济效益。这就向土木工程提出新的课题，并推动土木工程这门学科前进。
展望未来，高强轻质的新材料将不断出现。工程材料向轻质、高强、多功能化发展。比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)已开始应用。对提高钢材和混凝土的强度和耐久性，已取得显著成果，而且还仍继续进展。
建设地区的工程地质和地基的构造，及其在天然状态下的应力情况和力学性能，不仅直接决定基础的设计和施工，还常常关系到工程设施的选址、结构体系和建筑材料的选择，对于地下工程影响就更大了。工程地质和地基的勘察技术，目前主要仍然是现场钻探取样，室内分析试验，这是有一定局限性的为适应现代化大型建筑的需要，急待利用现代科学技术来创造新的勘察方法。并且，未来的土木工程将向太空、海洋、荒漠地开拓，就更加需要勘察技术的发展创新。
以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案，从中选优。由于土木工程设施的规模日益扩大，现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平。特大的土木工程，例如高大水坝会引起自然环境的改变，影响生态平衡和农业生产等，这类工程的社会效果是有利也有弊。在规划中，对于趋利避害要作全面的考虑。所以，设计上我们要使设计方法精确化、设计工作自动化；并将信息和智能化技术全面引入土木工程。
随着土木工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展，施工日益走向机械化和自动化。同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法，日益走向科学化；有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化。这样，不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产率，而且可以解决特殊条件下的施工作业问题，以建造过去难以施工的工程。
2008年的奥运场馆建设为我们提供了建筑科技最前沿的生动教材，也为我们树立了一个前进的目标和
方向。但是，就向奥运场馆建设并不只为了奥运会，更为了奥运结束后长久的利用一样，我们也应该站在前人的肩膀上，超越曾经、现在以及将

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