土木工程專業(yè)本科教育開設(shè)火災(zāi)安全性課程必要性與可行性分析

曾翔　趙聯(lián)楨　曹寶珠　肖天崟　李兵

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)和社會的不斷發(fā)展，土木工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)應(yīng)順應(yīng)時代的發(fā)展而不斷更新，土木工程專業(yè)本科教育改革也勢在必行，其中課程體系的改革是一個重要方面。文章首先分析了土木工程面臨的嚴(yán)峻火災(zāi)形勢，進(jìn)而對土木工程專業(yè)本科教育開設(shè)火災(zāi)安全性課程的必要性與可行性進(jìn)行了深入的闡述，為土木工程專業(yè)本科教育課程體系改革提出意見和建設(shè)。

關(guān)鍵詞：土木工程專業(yè)；本科教育；火災(zāi)安全性課程；課程研究

中圖分類號：G642-0；TU 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）01-0109-05

隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，土木工程建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展時期，社會對土木工程專業(yè)人才的需求量也增加很多。據(jù)統(tǒng)計，絕大多數(shù)院校土木工程專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率都在90%以上，而且根據(jù)市場預(yù)測，中國土木工程專業(yè)畢業(yè)生在相當(dāng)長的時期內(nèi)就業(yè)前景看好。在中國土木工程技術(shù)人才學(xué)歷結(jié)構(gòu)中，本科學(xué)歷占77%，研究生學(xué)歷占5%，大專學(xué)歷占18%，這說明中國土木工程學(xué)科本科教育的質(zhì)量直接影響土木工程建設(shè)的質(zhì)量，進(jìn)而影響國家的發(fā)展進(jìn)步[1]。

隨著社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，土木工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)也應(yīng)適應(yīng)時代的發(fā)展而不斷更新，因此，

土木工程專業(yè)課程內(nèi)容和課程體系的改革勢在必行。教育要發(fā)展，根本靠改革，進(jìn)行課程體系改革、優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)社會服務(wù)能力是《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》提出的要求。在此大背景下，為了培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的復(fù)合型人才，拓展人才的知識結(jié)構(gòu)，本文對土木工程專業(yè)本科教育開設(shè)土木工程火災(zāi)安全性課程的必要性和可行性進(jìn)行分析，以引起廣大教育工作者對該問題的重視和思考。

一、土木工程設(shè)施火災(zāi)安全形勢概述

火災(zāi)作為發(fā)生頻度很高的災(zāi)害之一，給人類帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。根據(jù)公安部消防局網(wǎng)站發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，1950-2013年間（1978-1980年未進(jìn)行統(tǒng)計）共發(fā)生火災(zāi)5 902 025起，直接經(jīng)濟(jì)損失432億，死亡人數(shù)180 665人，受傷人數(shù)324 278人（其中2003-2009年火災(zāi)統(tǒng)計不包括森林、草

原、軍隊、礦井地下火災(zāi)）。圖1（a）統(tǒng)計了1950-2013年每年火災(zāi)發(fā)生次數(shù)與直接經(jīng)濟(jì)損失的變化趨勢，可以看出火災(zāi)總體呈上升趨勢，2013年出現(xiàn)猛增。

圖1（b）統(tǒng)計了1950-2013年火災(zāi)人員傷亡的變化趨勢，可見1970年以后傷亡人數(shù)基本呈下降趨勢，2003年以后每年死亡人數(shù)和受傷人數(shù)均分別在3 000人以內(nèi)。

圖2統(tǒng)計了2009-2013年火災(zāi)引起房屋的燒毀面積和受災(zāi)戶數(shù)，其中2009-2012年房屋燒毀面積在960～1 300萬平方米之間，受災(zāi)戶數(shù)在35 000～43 000戶之間，而2013年則出現(xiàn)了猛增。在上述火災(zāi)中，絕大部分的火災(zāi)發(fā)生在建筑物和構(gòu)筑物中，建筑火災(zāi)是發(fā)生次數(shù)最多、損失最大的火災(zāi)[2]。以2013年火災(zāi)為例，全國發(fā)生火災(zāi)共388 821起，直接經(jīng)濟(jì)損失484 670.2萬元，較大火災(zāi)多發(fā)生在住宅、商業(yè)場所。建筑火災(zāi)共發(fā)生202 299起（按高層、多層、單層和地下火災(zāi)分類統(tǒng)計所得），占總火災(zāi)數(shù)的52%；直接經(jīng)濟(jì)損失376 028.2萬元，占總直接經(jīng)濟(jì)損失的77%；死亡人數(shù)1 962人，占總死亡人數(shù)的92%；受傷人數(shù)1 448人，占總受傷人數(shù)的87%；燒毀建筑7 048 557平方米，受災(zāi)戶數(shù)64 422戶。值得注意的是，2013年由于建筑火災(zāi)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占1950-2013年所統(tǒng)計的火災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失總和的8.7%，這一比例相當(dāng)大[3]。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，對居住環(huán)境的要求也越來越高，室內(nèi)裝飾、家具和電器設(shè)備花費巨大，這是導(dǎo)致火災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失大幅攀升的重要原因?；馂?zāi)發(fā)生后可能造成工廠停產(chǎn)、水電供應(yīng)中斷等，影響人們

的正常生活與工作秩序，從而造成間接經(jīng)濟(jì)損失。統(tǒng)計分析表明，火災(zāi)所造成的平均間接經(jīng)濟(jì)損失是直接經(jīng)濟(jì)損失的3倍[2]。

土木工程領(lǐng)域除了建筑火災(zāi)，還有隧道火災(zāi)、橋梁火災(zāi)等，1903-2008年間國內(nèi)外發(fā)生的18起典型的鐵路隧道火災(zāi)案例，這18起火災(zāi)造成死亡人數(shù)超過646人，受傷人數(shù)超過1 283人[4]。趙峰[5]等通過網(wǎng)絡(luò)、論文等渠道收集了2001-2011年國內(nèi)103起公路隧道火災(zāi)事故的資料，并進(jìn)行了火災(zāi)原因的統(tǒng)計分析。滬渝高速漁泉溪隧道2011年70天內(nèi)連續(xù)發(fā)生4起火災(zāi)事故，火災(zāi)事故頻率之高實屬罕見[6]。隨著經(jīng)濟(jì)和交通建設(shè)的快速發(fā)展，穿越橋梁的重型硬脂酸車、苯酚運(yùn)輸車、運(yùn)油（氣）卡車、海上油（氣）輪等易燃易爆運(yùn)輸工具增多，橋梁火災(zāi)爆炸事件頻頻發(fā)生，引發(fā)的火災(zāi)對橋梁結(jié)構(gòu)帶來嚴(yán)重?fù)p害[7]。此外其他原因造成的橋梁火災(zāi)事故也值得引起重視，如2014年10月29日下午，湖南省郴州市宜章縣境內(nèi)在建的赤石大橋一正在施工的索塔內(nèi)部起火，導(dǎo)致9根拉繩被燒斷，橋面坍塌，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度和橋梁的順利通車，造成約1億元損失。另據(jù)報道，美國加利福尼亞州Herperia 15號洲際公路上方一正在施工的立交橋在當(dāng)?shù)貢r間2014年5月6日發(fā)生火災(zāi)，造成約2億人民幣損失。隧道和橋梁建設(shè)代價大，又是交通要道，發(fā)生火災(zāi)事故后除了人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失外，往往阻斷交通，還造成不可估量的間接經(jīng)濟(jì)損失。如2008年5月，京珠高速大寶山隧道由于汽車追尾碰撞發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致隧道嚴(yán)重受損，封閉維修1個月。

通過上述統(tǒng)計分析可見，火災(zāi)是土木工程領(lǐng)域的重要災(zāi)害，其造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響了社會和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。防止土木工程火災(zāi)的發(fā)生，減少其造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，是土木工程技術(shù)人員的重要責(zé)任，因此，在高等院校土木工程專業(yè)設(shè)置土木工程火災(zāi)安全性課程十分必要，且意義重大。

二、開設(shè)火災(zāi)安全性課程符合土木工程本科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)

《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[1]明確土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)適應(yīng)國家現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體美全面發(fā)展，掌握土木工程學(xué)科基本原理和基本知識，經(jīng)過工程師的基本訓(xùn)練，能勝任房屋建筑、道路、橋梁、隧道等各類工程的技術(shù)與管理工作，具有扎實的基礎(chǔ)理論、寬廣的專業(yè)知識、較強(qiáng)的實踐能力和創(chuàng)新能力，具有一定國際視野，能面向未來的高級專門人才。土木工程專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后能夠在有關(guān)土木工程的勘察、設(shè)計、施工、管理、教育、投資和開發(fā)、金融與保險等部門從事技術(shù)與管理工作。盡管各高校在介紹該專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)時表述方式有所差異，但內(nèi)涵與《高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》所要求的培養(yǎng)目標(biāo)是一致的。土木工程領(lǐng)域火災(zāi)安全形勢嚴(yán)峻，因而使工程人才具備土木工程火災(zāi)安全性知識是“適應(yīng)國家現(xiàn)代化建設(shè)需要”的，開設(shè)火災(zāi)安全性課程使學(xué)生具備“寬廣的專業(yè)知識”，也有利于提高學(xué)生的“實踐能力和創(chuàng)新能力”，是培養(yǎng)“能面向未來的高級專門人才”的需要。因此，火災(zāi)安全性相關(guān)課程應(yīng)成為土木工程本科專業(yè)課程體系的組成部分。

三、開設(shè)火災(zāi)安全性課程為解決工程火災(zāi)實際問題提供人才保障

土木工程專業(yè)本科人才是土木工程技術(shù)人才的主力軍，占土木工程技術(shù)人才的比例達(dá)77%[1]。土木工程專業(yè)本科人才主要承擔(dān)工程設(shè)計、施工、監(jiān)理等工作，而設(shè)計、施工和監(jiān)理是控制土木工程設(shè)施火災(zāi)發(fā)生的三個重要環(huán)節(jié)，若能在這三個環(huán)節(jié)處理好有關(guān)火災(zāi)的問題，將大大降低設(shè)施發(fā)生火災(zāi)的危險。因此，在本科教育中開設(shè)火災(zāi)安全性課程，加強(qiáng)本科生防火與抗火意識，使本科生掌握專業(yè)的防火與抗火知識，可為解決土木工程設(shè)施火災(zāi)安全問題提供人才保障。此外，在本科階段開設(shè)土木工程火災(zāi)安全性課程，使本科生對該領(lǐng)域有一定的了解，為培養(yǎng)更高層次的人才奠定基礎(chǔ)。中國工程院土木、水利與建筑工程學(xué)部編寫的《土木工程學(xué)科發(fā)展及前沿發(fā)展方向研究》 [8]，建議加強(qiáng)土木工程專業(yè)本科生結(jié)構(gòu)抗火的理論教育，在大學(xué)開設(shè)工程結(jié)構(gòu)抗火課程，可作為高年級本科生的選修課程。

四、土木工程火災(zāi)安全性課程本科教育現(xiàn)狀

目前相關(guān)學(xué)校土木工程專業(yè)普遍開設(shè)了土木工程概論課程，還有部分學(xué)校開設(shè)了土木工程防災(zāi)減災(zāi)概論課程。雖然這些課程有一小節(jié)或一章的內(nèi)容涉及土木工程火災(zāi)安全性知識，但畢竟是概論性課程，其內(nèi)容顯得比較單薄，對本科學(xué)生掌握火災(zāi)安全性專業(yè)知識提供的幫助十分有限。目前還很少有學(xué)校在土木工程專業(yè)專門開設(shè)一門火災(zāi)安全性課程，只有部分學(xué)校在研究生層次開設(shè)了這方面的課程。如北京工業(yè)大學(xué)結(jié)合城市建筑火災(zāi)安全技術(shù)和專業(yè)發(fā)展需求設(shè)置了建筑火災(zāi)安全技術(shù)碩士研究生課程[9]。

五、火災(zāi)安全性課程設(shè)置的可行性分析

（一）課程設(shè)置的基礎(chǔ)：課程相關(guān)內(nèi)容形成體系

土木工程火災(zāi)安全性課程本科生學(xué)習(xí)的內(nèi)容可以概括為三部分：火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)、土木工程防火和土木工程結(jié)構(gòu)抗火。

火災(zāi)動力學(xué)是消防及相關(guān)專業(yè)的課程，土木工程專業(yè)學(xué)生也需要有一定的了解?；馂?zāi)動力學(xué)以火災(zāi)過程為研究對象，主要闡述火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展蔓延過程的機(jī)理和規(guī)律、煙氣的流動規(guī)律。目前相關(guān)的教材有《火災(zāi)安全工程學(xué)》，主要參考書有《火災(zāi)動力學(xué)基礎(chǔ)》《火災(zāi)過程動力學(xué)特性分析》《隧道火災(zāi)動力學(xué)與防治技術(shù)基礎(chǔ)》等等。這些教材和參考書為火災(zāi)動力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容提供了完整的知識體系，可以針對土木工程專業(yè)特點進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的講解。

建筑防火有兩方面的含義，一方面是指“防止火災(zāi)”，主要用于制定

建筑防火措施，如防火分區(qū)、消防設(shè)施的布置等；另一方面是指“防火保護(hù)”，用于建筑防護(hù)的有防火墻、防火門等，用于結(jié)構(gòu)防護(hù)的有防火涂料、防火板等。對土木工程防火來說也是如此。對于火災(zāi)歷來的主張是從預(yù)防為主，土木工程防火相關(guān)知識和要求早已形成體系。防火設(shè)計的主要依據(jù)是消防規(guī)范，目前中國涉及土木工程的消防規(guī)范主要有B50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、GB 50098-2009《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》、WH 0502-1996《公共圖書館建筑防火安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、CECS 200-2006《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》等等。除了規(guī)范體系外，很多相關(guān)教材著作可作參考用書，如《結(jié)構(gòu)工程防火》《建筑防火性能化設(shè)計》《高層建筑和地下建筑通風(fēng)與防排煙》《隧道火災(zāi)動力學(xué)與防治技術(shù)基礎(chǔ)》等等。

火災(zāi)以預(yù)防為主，但往往又防不勝防，火災(zāi)發(fā)生后要求土木工程結(jié)構(gòu)能夠抗火?！翱够稹敝饕糜诮Y(jié)構(gòu)，即“結(jié)構(gòu)抗火”。一般對結(jié)構(gòu)構(gòu)件采取防火保護(hù)措施，即設(shè)計中要有“結(jié)構(gòu)防火”保護(hù)措施，使構(gòu)件

在承受確定的外部荷載條件下，滿足“結(jié)構(gòu)耐火”時間要求[2]?？够鹪O(shè)計有著重要的意義：一是減輕結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的破壞，避免火災(zāi)引起局部或整體倒塌，為人員疏散提供足夠時間；二是減少火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的修復(fù)費用，縮短災(zāi)后結(jié)構(gòu)功能恢復(fù)周期，減少間接經(jīng)濟(jì)損失。2003年11月3日湖南衡陽“11·3”特大火災(zāi)事故，造成房屋倒塌，導(dǎo)致20名消防官兵被埋而壯烈犧牲，這是結(jié)構(gòu)抗火不足的典型案例。正因為土木工程結(jié)構(gòu)抗火意義重大，近幾十年來國內(nèi)很多學(xué)者致力于該領(lǐng)域的研究，已有大量的成果積累，形成了相應(yīng)的理論體系。如《結(jié)構(gòu)抗火安全性設(shè)計》一書對土木工程最廣泛使用的材料混凝土和鋼材在高溫下的力學(xué)性能進(jìn)行介紹，并重點介紹了鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計方法。其他的著作如《預(yù)應(yīng)力混凝土高溫性能及抗火設(shè)計》《鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計原理》《中國科技進(jìn)展叢書：鋼結(jié)構(gòu)抗火高等分析與設(shè)計（英文版）》等等，均為課程學(xué)習(xí)必要的參考書。

（二）開設(shè)課程的人才保障： 師資力量

近年來土木工程火災(zāi)研究領(lǐng)域已有一大批博士人才。同濟(jì)大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、華南理工大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國建筑科學(xué)研究院、湖南大學(xué)、青島理工大學(xué)等土木工程專業(yè)均有從事結(jié)構(gòu)抗火和防火研究的教授級人才和研究團(tuán)隊，他們培養(yǎng)出一批批博士畢業(yè)人才在各個院校和企業(yè)工作，為開設(shè)土木工程火災(zāi)安全性課程儲備了較強(qiáng)的師資力量，為課程的開設(shè)提供了充分的人才保障。

（三）課程設(shè)置的重要條件：課程內(nèi)容適合本科教育

工程教育永遠(yuǎn)要面向工程實踐[10]，因此火災(zāi)安全性本科課程內(nèi)容的設(shè)置也應(yīng)主要面向工程應(yīng)用，強(qiáng)化防火抗火意識，注重知識內(nèi)容的廣泛性和實用性，以概念性和應(yīng)用性的內(nèi)容為主，不涉及艱深的理論，課程設(shè)置內(nèi)容在本科生能理解接受的范圍內(nèi)。課程設(shè)置還應(yīng)符合《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》對土木工程專業(yè)的指導(dǎo)性要求，以“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”為人才培養(yǎng)目標(biāo)。

（四）國家推行教育改革是課程設(shè)置的驅(qū)動力

國家近年來一直致力于教育改革，其中課程內(nèi)容和體系是改革的重要內(nèi)容。根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》要求，今后土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)的一個重要任務(wù)是滿足行業(yè)企業(yè)對土木工程高級專門人才的需求，這就意味著工程教育必須與行業(yè)發(fā)展要求相適應(yīng)。面對新的需求，課程改革重在更新知識體系，開拓新的課程內(nèi)容。土木工程專業(yè)新增火災(zāi)安全性課程，培養(yǎng)具有土木工程專業(yè)火災(zāi)安全性知識的人才，適應(yīng)社會發(fā)展的需要，符合《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的要求。

六、結(jié)語

土木工程火災(zāi)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，土木工程火災(zāi)安全形勢嚴(yán)峻，因此，非常有必要對未來土木工程技術(shù)人員的中堅力量土木工程專業(yè)本科生進(jìn)行火災(zāi)安全性教育。本文對土木工程專業(yè)本科教育開設(shè)火災(zāi)安全性課程的必要性與可行性進(jìn)行了分析，提出了土木工程專業(yè)課程體系改革的思考，旨在進(jìn)一步推進(jìn)和完善土木工程專業(yè)本科教學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高等學(xué)校土木工程學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會.高等學(xué)校土木工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] 李國強(qiáng)，韓林海，婁國彪，等.鋼結(jié)構(gòu)及鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[3] 公安部消防局.中國消防年鑒（2014）[M].昆明：云南人民出版社，2014.

[4] 趙東平， 王峰， 余顏麗，等. 鐵路隧道火災(zāi)事故及其規(guī)模研究綜述[J]. 隧道建設(shè)，2015，35（3）：227-231.

[5] 趙峰，夏永旭，謝濤.公路隧道運(yùn)營事故統(tǒng)計分析研究[J].公路，2014（6）：280-287.

[6] 曾磊，王少飛，林志，等.公路隧道火災(zāi)事故調(diào)查分析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2012，49（3）：41-48.

[7] 馬瑞，張崗.橋梁抗火之始——火災(zāi)下橋梁結(jié)構(gòu)災(zāi)變機(jī)理及安全性評估與加固技術(shù)研究[EB/OL]. [2014-12-03].http：//www.glzx.gov.cn/dongtaixx/xiangmudt/201412/t20141203_1737040.html.

[8] 中國工程院土木、水利與建筑工程學(xué)部.土木工程學(xué)科發(fā)展及前沿發(fā)展方向研究[M].北京：人民交通出版社，2012.

[9]李炎鋒，侯昱晟，李俊梅，等.土木工程學(xué)科開設(shè)建筑火災(zāi)安全技術(shù)研究生課程的探索[J].高等建筑教育，2014，23（5）：80-82.

[10] 姜嘉樂.工程教育永遠(yuǎn)要面向工程實踐——萬鋼校長訪談錄[J].高等工程教育研究，2006（4）： 1-7.

（編輯 王 宣）