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1、土木工程概论论文 - 材料摘要：土木工程是个庞大的学科，但最主要的是建筑， 建筑无论是在中国还是在国外，都有着悠久的历史，长期的 发展历程。整个世界每天都在改变，而建筑也随科学的进步 而发展。力学的发现，材料的更新，不断有更多的科学技术 引入建筑中。 以前只求一间有瓦盖顶的房屋， 现在追求舒适， 不同的思想，不同的科学，推动了土木工程的发展，使其更 加完美。 关键词 ：土木工程；建筑；力学；材料。土木工程的英文是 ivilEngineering, 直译是“民用工 程”，它是建造各种工程的统称。 它的原意是与 “军事工程” 相对应的。在英语中，历史上土木工程、机械工程、电气工 程、化工工程都属于
2、 ivilEngineering ，因为它们都具有民 用性。后来，随着工程科学技术的发展，机械、电气、化工 都已逐渐形成独立的科学， ivilEngineering 就成为土木工 程的专门名词。至今，在英语中， ivilEngineering 还包括 水利工程、港口工程；而在我国，水利工程和港口工程也成 为与土木工程十分密切的相对独立分支。土木工程既指建设 的对象，即建造在地上，地下，水中的工程设施，也指应用 的材料设备和进行的勘测，设计施工，保养，维修等专业技术。土木工程是一种与人们的衣、食、住、行有着密切关系 的工程。 其中与“住”的关系是直接的。 因为，要解决“住” 的问题必须建造各种类
3、型的建筑物。而解决“行、食衣”的 问题既有直接的一面，也有间接的一面。要“行” ，必须建 造铁路、道路、桥梁；要“食” ，必须打井取水、兴修水利、 进行农田灌溉、城市供水排水等，这是直接关系。而间接关 系则不论做什么，制造汽车、轮船也好，纺纱、织布、制衣 也好，乃至生产钢铁、发射卫星、开展科学研究活动都离不 开建造各种建筑物、构筑物和修建各种工程设施。土木工程随着人类社会的进步而发展，至今已经演变成 为大型综合性的学科，它已经出许多分支，如：建筑工程， 铁路工程，道路工程，桥梁工程，特种工程结构，给水排水 工程，港口工程，水利工程，环境工程等学科。 11土木工程历史悠久 早在上古时代，人类就野
4、处穴居，新石器时代后期仰韶 文化遗址中已发现用木骨泥墙构成的居室，到公元前 20 世 纪，已发现有夯土的城墙，商代时已逐渐采用粘土做成的版 筑墙，西周时期已有烧制的瓦，战国墓葬中发现有烧制的大尺寸空心砖，这些都是土木工程的雏形。随着文明的不断进 步，土木工程也在不断的发展，各种桥梁，水利工程建筑应 运而生。我国著名的万里长城，都江堰，故宫建筑群等都是 我国珍贵的土木文化遗产，还有世界的众多土木建筑，也都 别巨匠心，充分体现了土木工程的魅力。其中埃及金字塔， 修建过程仍是土木工程中的一个不解之迷。2土木工程的现状和展望从 18 世纪中叶钢材及混凝土在土木工程中的开始应用， 以及 19世纪 20
5、年代后期预应力混凝土的制造成功，实现了 两个飞跃，使建造摩天大楼和跨海峡 1000 以上大桥成为可 能。目前最高的钢结构高层建筑高度为 443,是 1974 年建成 的美国芝加哥 Sears 塔楼，而 1996 年在马来西亚吉隆坡建 成的石油双塔楼，为混凝土结构，高 40，是最高的混凝土高 层建筑。现在最大跨度的悬索桥跨长为 1410（英国恒伯尔桥） 斜拉桥为 86 法国诺曼第桥，世界高速公路最长的为美国， 总长8110,其次为德国约1XX。大坝最高的为瑞士大狄克桑 斯坝，高 28。电视塔最高的为加拿大多伦多预应力混凝土塔， 高 49，其次为莫斯科预应力混凝土塔，高 37。我国改革开放后建设了
6、很多高层建筑，上海金茂大厦高420 现居世界第三。 1993 年 10 月 1 日通车的上海杨浦斜拉 桥，主跨 602，位居世界第二， 其余拱桥， 悬索桥， 铁路桥， 高速公路，电视塔，大坝等也都位居世界前列。这些都是土 木工程不断发展的结果，当然，土木工程的发展是永无止境 的，未来的土木工程将有许多更新的科技，土木工程将向高 空延伸，向底下发展，向海洋拓宽，向沙漠进军，向太空迈 进，土木工程也将变换新的方式，就如当年的手工绘图，现 在已用计算机绘图一样。科技的不断发展，必将带动土木工 程的不断发展。3 土木工程相关材料机器在建筑中的作用任何土木工程建筑物与构筑物都是用相应的材料按一定的要求建
7、造的，土木工程中所使用的各种材料统称为土木 工程材料。从古至今，土木工程的发展要求与材料的数量、 质量之间存在着相互依赖和相互矛盾的关系。土木工程材料 的生产和使用就是不断解决这个矛盾的过程中不断的发展 和完善的。早在原始社会时期，人们为了抵御雨雪风寒和野兽袭击， 居于天然山穴和树巢中，即所谓“穴居巢处” ，进入石器、 铁器时代人们开始使用简单的工具砍伐树木和茅草，搭建简 单的房屋，开凿石材建造简易的房屋以及纪念性构筑物。进 入青铜器时代出现了木结构及“版筑建筑”即墙体用木板或 木棍做边框，然后在框内浇注黏土，用木杵夯实之后将木板拆除的建筑物。此时已经能够建造出舒适性较好的建筑物， 所使用的主
8、要是天然石材，木材，黏土，茅草等天然材料。 到了人类能够用黏土烧制砖、瓦，用石灰岩烧制石灰之 后，土木工程材料由天然材料进入了人工材料阶段，使用的 结构材料主要是砖，石和木材。1砖 砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在我国历 史悠久，有“秦砖汉瓦”之称。制砖的原料容易取得，生产 工艺比较简单， 价格低、 体积小便于组合， 粘土砖还有防火、 隔热、隔声、吸潮等优点。所以至今仍然广泛地用于墙体、 基础、柱等砌筑工程中。由于屈才方便简单，廉价，所以这 种材料在土木工程建筑中占有举足轻重的地位，随着社会的 发展，新材料和新技术的应用，更多环保型，节约性材料的 相机诞生，以为着土木工程材料新的发展
9、方向，但基于砖石 材料必是主流！2石 天然石是最古老的土木工程材料之一，由于天然石有很 高的抗压强度，良好的耐磨性和耐久性；资源分布广泛，蕴 藏量富，便于就地取材，生产成本低等优点。是土木工程中 修筑城垣，桥梁，房屋，道路和水利工程的主要材料。例如 古埃及的金字塔和中国的赵洲桥以及古长城等。纵观世界乃 至我国建筑历史及其成就，几乎无不基于石而立的建筑，石在土木工程材料中可以算是基本的材料但是却详单的重要， 不管是在抗洪抗震等方面还是在美观美学等方面都相当的 重要！3 木材木材是人类使用最早的土木工程材料之一，具有轻质高 强、耐冲击、弹性和韧性好，导热性低，纹理羌观、装饰性 好等特点。但存在各向
10、异性，可能受含水率和天然疵病的影 响较大，易燃、易虫蛀等缺点。木材易于加工，并且通过加 工处理远可以克服或减轻各向异性、含水率和天然疵病等 对性能的不良影响。因此，木材在古建筑及现代建筑中都得 到了极为广泛的应用。木材是由树木加工：而成，树木种类 繁多，按树种木材分为针叶树和阔叶树两大类。针叶树的树叶呈鳞片状或针状，多为常绿树，树干高大 而通直，纹理平顺，材质均匀，易得大材。其木质较软，易 于加工，故又称为软木材。针叶树木材的表观密度和胀缩变 形较小，强度较高，树脂含量高，耐腐蚀性强。主要用作承 重构和家具用材。针叶树常用品种有红松、落叶松、云杉、 冷杉、柏木等。阔叶树的树叶宽大，叶脉成网状大
11、多为落叶树，树干 的通直部分较短，材质较硬，较难加工，故又称为硬木材。 阔叶树木材的强度高，纹理显著，图案美观；但胀缩变形较 大，易翘曲和干裂。常用作尺寸较小的构及室内装饰。阔叶 树常用品种有榆木、桦木、柞木、山杨、青杨等。到 18、 19 世纪资本主义的兴起，大跨度场房，高层建 筑和桥梁等土木工程建设的需要旧有材料在性能上满足不 了新的设计要求，土木工程材料在其他相关科学技术的配合 下，进入了一个新的发展阶段。相应出现了钢材，水泥，混 凝土，钢筋混凝土和预应力混凝土及其他材料。中国有相当 悠久的木材建筑历史和木材生产基地，中国的东北是木材繁 盛的沃土，那里有建筑里优秀的木材，木材在土木工程建
12、筑 中同样不可缺少，以其轻巧便利著称！钢材现代优秀建筑，高达宏伟的建筑，没有可以离开钢 材而独立存在，芥菜有独特的韧性和抗腐蚀抗击打抗挤压的 能力，所以也是现在建筑中工程家比较信赖的材料！钢材广 泛的运用于铁路，桥梁，建筑工程等各种结构工程中，是在 严格的技术控制条下生产的品质均匀致密，抗拉、抗压、抗 弯、抗剪切，强度都很高。常温下能承受较大的冲击和震动 荷载，有一定的塑性和很好的韧性。良好的加工性能，可以 铸造、锻压、焊接、铆接和切割，便于装备，同时为钢结构 高层建筑创造条。4 水泥 水泥是水硬性胶凝材料，既加水拌合成塑性浆体，能够 在空气中和水中凝结硬化，其他材料凝结成整体，并形成坚 硬的
13、石材。 常见的硅酸盐水泥也叫做波特兰水泥， 经过加水、 拌合、初凝、终凝和硬化后形成坚硬的水泥石。除此之外还 有适应于紧急抢修工程、低温工程和高标号混凝土预制的快 硬硅胶盐水泥；用于军事工程、机场跑道、桥梁、隧道和涵 洞等紧急抢修工程的快凝快硬硅酸盐水泥；用于内外装修的 白水泥；快硬，高强，耐热和耐腐蚀的高铝水泥；用于制作 大口径运输水管的和各种输油输气管的，在硬化过程中不但 不收缩而且有一定程度膨胀的膨胀水泥等。同样水泥有其独 特的粘合性和速硬性而文明，它可以将独立的砖石结合在一 起成一个稳定而坚固的整体！混凝土混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，它是有胶结 材料，骨料和水按一定的比例配制
14、，经搅拌振捣成型，在一 定情况下养护成型的人造石材。混凝土具有原料丰富，价格 低廉，生产工艺简单等特点，因而使用量越来越大。同时混 凝土还具有抗压强度高耐久性好，强度等级范围宽等优点。 按材料可分为水泥混凝土，沥青混凝土，石膏混凝土及聚合 物混凝土等。为了克服混凝土抗压强度低的缺陷，将混凝土 与其他材料复合出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤 维增强混凝土等。钢筋混凝土是指配制钢筋的混凝土，克服了混凝土抗拉 强度低的弱点，同时保护钢筋不被腐蚀，在其中合理的配置 钢筋可充分发挥混凝土抗压强度高和钢筋抗拉强度高的特点，同时承受荷载并满足工程结构的需要预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土，通过张拉钢
15、筋 产生预应力。采用预应力钢筋混凝土可以提高制品或构的抗 拉能力，减少或推迟裂缝的出现，充分利用高强材料，因而 制品或构的抗裂度，刚度耐久性都大大提高，减轻自重，节 约材料等。6 沥青沥青石油是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这 些碳氢化合物的非金属衍生物所组成的混合物。沥青除用于 道路工程外，还可以作为防水材料用于房屋建筑，及用作一 般土木工程的防腐材料等。在道路与桥梁工程中，沥青起着 不可替代的作用，它不仅可以保持路面的干净整洁美观，还 可以防摩擦，防腐蚀，好的路面可以减少交通意外的发生， 减少不必要的损失和伤亡，在国民啊暖建设和社会基础建设 中有重要的应用！7 彩钢夹芯板材分为彩钢聚氨
16、酯夹芯板材和彩钢聚苯乙烯夹芯板材两 种。用彩色涂层钢板做面层，芯材分为聚氨酯和聚苯乙烯泡 沫塑料两种，通过特定的生产工艺（干法复合工艺）复合而 成的隔热夹芯板。无论是那种夹芯板都具有“三合一”共同 工作的特点。彩钢板有强度高、防水、防腐蚀好、色泽鲜艳 等优点，而泡沫塑料重量轻、保温性能极佳，又可承受一定 的剪力。是非常理想的保温隔热材料。产品广泛用于快速建 设的轻钢结构房屋、保温隔层、保温冷藏车厢以及普通工业 与民用建筑等。这种材料在现代建筑中有极其重要的作用， 在房屋建筑保温保冷，调节室内空气温度中起着重要的作用， 这无疑让该材料登上重要的台阶！8 绿色建材 绿色建材，指健康型、环保型、安全型的建筑材料，在 国际上也称为“健康建材”或“环保建材” ，绿色建材不是 指单独的建材产品，而是对建材“健康、环保、安全”品性 的评价。在国内它只作为一个概念刚开始为大众所认识。绿 色建材是采用清洁生产技术，使用工业或城市固态废
