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1、吉林建筑工程学院城建学院教案用纸吉林建筑工程学院城建学院教案用纸 1 土建工程基础 （第一课） 0 绪论 第一节 土木建筑工程概况 一、土木建筑工程的定义 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。 它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工 程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中 ，直接或间接为人类生活、生产、军事、 科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、 港口、电站、飞机场、海洋平 台、给水和排水以及防护工程等。 二、土木工程的发展 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
2、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。土木工程历史上有三次飞跃： 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。 中国在公元前十一世纪的西周初 期制造出瓦。 最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。 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。 砖和瓦的出现使人们开始广泛地、 大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至 1819 世纪， 在长达两千多年时间里， 砖和瓦一直是土木工程的
3、重要建筑材料， 甚至在目前还被广泛采用。 钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。 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，这是钢结构出现的前奏（铁的区别：铁分为生铁和熟铁。 熟铁和生铁都是铁碳合金，以碳的含量多少来区别。一般含碳量小于 0.2%的叫熟铁或纯铁 含量在 1.7%以上的叫生铁。熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广； 生铁含碳很多，硬而脆，几乎没有塑性 ） 。从十九世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉 和抗压强度都很高、延性好、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。除应用原有的粱
4、、拱结构外，新兴的桁架、框架、 网架结构、悬索结构逐渐推广，出现了结构形式百花争艳的局面。 建筑物跨径从砖结构、 石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米。那么，为适应钢结构工程发 展的需要，在牛顿力学的基础上，材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生， 土木工程也从经验上升成为科学， 在工程实践和基础理论方面都面貌一新， 从而促成了土木 工程更迅速的发展。 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
5、，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。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混 凝土占统治地位的历史时期。 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。 三、土木工程的发展趋势 现代土木工程的特点是：适应各类工程建设高速发展的要求，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
6、求高质量和快速施工，又要 吉林建筑工程学院城建学院教案用纸吉林建筑工程学院城建学院教案用纸 2 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。 第二节 土木建筑工程项目的建设与管理 一、工程项目的建设程序 工程项目的建设程序是指一项工程从设想、 计划建设到项目确定， 从勘测设计到施工完成、 竣工验收、投产使用等全过程应遵守的规定步骤和程序。 根据我国现行的建设程序，大中型项目和额度以上投资项目按照以下程序进行： （一）提出项目建议书 由业主单位提出拟建项目相关内容的设想报告，报项目主管部门审批。 （二）进行可行性研究 项目建议书批准后，对拟建项目在技术上、市场上以及对
7、环境、生态等影响作出分析论 证，推荐最佳方案，提出可行性研究报告。 （三）选择建设地址 提出选址报告，报主管部门批准。 （四）编制设计任务书 由项目主管单位组织计划部门、设计单位编制设计任务书。 （五）编制项目设计文件 由主管部门或委托设计单位，编制设计文件。设计文件是安排建设项目和组织工程施工的 主要依据。 （六）进行项目设计 一般项目分初步设计和施工图设计两阶段进行。 （七）编制建设计划和建设年度计划 按照批准的总概算和建设工期，合理地编制项目建设计划和年度建设计划。 （八）建设前期的准备工作 建设前期的准备工作包括征地、拆迁、工地现场的“三通一平” （水、电、路，平整场 地） ，准备施工
8、图纸，选定施工单位等。 （九）建设实施阶段 项目得以实现的关键阶段。 （十）竣工验收 对一般项目可进行一次性验收，对大中型项目应先进行初验，再进行终验。竣工验收以 建设单位为主，组织使用单位、施工单位、设计单位和监理、质检单位进行。 二、工程项目的管理 工程项目的管理是以实现项目建设为目标的， 按项目规定的程序对项目建设的全过程进 行全面的管理工作。包括对建设全过程进行计划、组织、协调、控制及指挥等系统的循环管 理工作。因当前工程项目的建设都采用承包方式，所以，项目管理还包括合同管理一项。 三、建设法规 建设法规是值工程项目的建设和管理活动中，必须遵循的国家的各种法律法规。 我国建设法规地制定
9、，不得在违背国家法律、建设行政法规、国务院部、委规章、并遵守 地方性建设法规与地方建设规章。 有了建设法规可以规范指导建设活动的行为、 保护合法的建设行为和处罚违法的建设行为。 吉林建筑工程学院城建学院教案用纸吉林建筑工程学院城建学院教案用纸 3 第三节 给水排水工程及其与土木工程的关系 给水排水工程是一门应用很广泛的学科，它是以城市水的输送、净化及水资源保护与利用 有关的理论与技术为主要研究内容，与城市、城镇建设事业、工业生产、环保和人民生活密 切相关的重要学科。按其服务范围可分为：城镇给水排水工程、工业企业给排水工程、建筑 给排水工程三类。 一、城镇给水排水工程 由城市给水系统、城市排水系
10、统组成。 （一）城市给水系统 由取水构筑物、 输水管道、 净水厂和输配水管网组成。 取水构筑物取地面水或地下水， 将这些水通过处理工艺除去水中杂质达到符合引用水， 再将这些引用水通过管网和泵房输送 到用户。 （二）城市排水系统 城市排水指生活污水、工业废水和雨水的排放。城市排水系统一般由收集（排水灌 渠） 、 处理（污水厂） 、和处置三部分的设施组成。 二、建筑给排水工程 建筑给排水工程是运行在建筑物和居住小区内的给水排水系统，主要是研究建筑内部的给 水以及排水问题，保证建筑的功能以及安全的一门学科。主要分为：建筑给水系统，建筑排 水系统（含雨水以及污水，废水） ，消火栓给水系统，自动喷淋灭火
11、系统，景观系统，热水 系统等。 三、给水排水工程和土木工程的关系 在学科上，水是给排水专业的研究对象，工程设施是土木工程专业的研究对象，所以， 二者关系上给排水专业是有别于土建工程的一只独立学科， 但它的存在与发展又离不开土建 工程的支承， 离开土建工程将无法实施给排水工程的工作目标， 可以说给排水学科对土建工 程而言既独立又依赖， 这种依赖关系决定了从事给排水专业的技术人员， 既要精通水的专业 知识， 又要掌握有关土木建筑工方面的专业基础知识， 能够判断给排水构筑物是否满足给排 水的工艺要求。 介绍一下本书的课程内容设置： 第一章工程材料叙述了土建工程和给排水工程中常遇的一些主要材料的基本性
12、能、使用条 件和使用范围，第二章房屋与构筑物的构造，叙述房屋的类型、房屋的结构组成与构造，第 三章结构与构件设计， 在具备了材料和结构构造知识后， 就可以对结构中作为骨架的承重构 件进行受力强度的计算，确定截面尺寸；第四章地基基础，本章阐述了建筑物、构筑物最下 部承重结构基础的受力与构造以及地基土的性能。 通过这四部分内容的学习，就可以初步完整地了解一个典型土建工程设施建筑物的组 成，各部分的构造、功能和结构设计。 吉林建筑工程学院城建学院教案用纸吉林建筑工程学院城建学院教案用纸 4 土建工程基础 （第二课） 一、工程材料的分类与基本性质 定义与分类 工程材料是指土建工程中所使用的各种材料与制
13、品的总称。 1 按化学成分分类： 由碳、氢、氧、氮等元素组成的材料统称为有机材料。比如木材、塑料、橡胶、油漆等 等，简单的说，有机材料都能够在常温常压下燃烧。而无机材料则不能，比如钢筋、水泥、 黏土砖等等。 无机材料：金属材料和非金属材料。 有机材料：天然合成材料和人工合成材料。 无机与有机合成的材料。比如纤维混凝土、聚合物混凝土。 2 按使用功能分类 承重材料：承受外力或荷载的结构构件的材料。比如混凝土、粘土砖。 非承重材料：起维护、分割作用的材料。比如空心砖、加气混凝土。 功能材料：具有某种特有性能的材料。比如防水、防腐、以及装饰的材料。 材料的物理性质 这里介绍材料的几个主要物理性质：
14、1 材料的密度 密度 材料在绝对密实状态下单位体积的质量： m v 单位： 3 /g cm 绝对密实的建筑的材料是很少见的，除了钢材和玻璃外，一般的材料都存在孔隙。测量绝 对密度，通常是将材料磨成细粉后测定其体积。 表观密度（平时称的容重） 在土建工程计算与设计当中，常用的是表观密度。 其定义：材料在自然状态下的单位体积的质量： 0 0 m v 单位： 3 /kg m 因为自然状态材料往往含有水分，所以测定表观密度时须注明含水量。 堆积密度 粒状材料或粉状材料在自然堆积状态下单位体积的质量： 0 0 m v 单位： 3 /kg m 体积包括颗粒之间的空隙。 空隙率 粒状材料在堆积状态下，颗粒间
15、空隙体积占堆积体积的百分率，它反映了粒状材料内部的 疏密程度。 吉林建筑工程学院城建学院教案用纸吉林建筑工程学院城建学院教案用纸 5 000 00 100%1100% vv p v 3 材料的水性质 亲水性和憎水性 材料与水接触后能被水湿润并吸入内部的性质称亲水性，比如粘土砖、混凝土等。 材料与水接触后能将水排斥在外的性质称憎水性，比如沥青、塑料等。 吸湿性和吸水性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称吸湿性，其大小用含水率 h W 表示： 100% bg h g mm W m bg mm和 分别为含水和干燥时材料质量。当空气湿度大并且温度降低时，材料的含水率就 大，反之就小。 材料在水中吸收水分
16、的性质称吸水性，它的大小用吸水率表示。它有质量吸水率和体积吸 水率两种表示方式，见书 P14。 材料的力学性质 1 材料的强度与比强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度，以单位面积上所受的力来表示。由于材料受 外力种类和方式不同，具体又分为抗压、抗拉、抗弯、抗剪等四种基本强度值。 比强度是单位质量计算的材料强度。 2 弹性与塑性 弹性：材料在外力作用下产生的变形能够随外力的消失而完全消除的现象称为弹性。 塑性：材料在外力作用下产生的变形不能随外力的消除而消失的现象称为塑性。 相应的变成称为弹性和塑性变形。 3 脆性与韧性 脆性：材料在外力作用下，没有明显的变形特征而突然破坏的性质称为脆性。 韧性：材料在动力荷载作用下，能承受很大的变形而不破坏的性质称为韧性。 二、水泥 水泥是一种粉末状水硬性胶凝建筑材料。加水拌合成塑性浆状物后能胶结砂、砖、石料等 建材。不仅能在空气中硬化，增长强度，而且能在水中硬化，增长强度。 它的生产过程一般为“两磨一烧”。把几种
