土木工程概论第一章概述

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1、土木工程概论,第一章 概述 第一节 土木工程,一、 土木工程的定义及在国民经济中的作用 1. 土木工程的定义及内涵 （1）定义 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，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,（2）内涵包括两个方面 1）各类工程设施即工程建设的对象 包括建筑工程、桥梁工程、公路与城市道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、机场工程，地下工程，港口工程、海洋工程、给水排水工程、环境工程等。 2）利用适当的材料和设备建造及维护各类工程设施的工程技术活动 包括勘测、设计、施工、鉴定加固等。 2

2、. 土木工程在国民经济中的作用 （1）和广大人民群众的“衣、食、住、行”息息相关 （2）各行各业均离不开土木工程 （3）能够创造大量的就业机会，对推动整个国民经济的发展及保障社会稳定起着非常重要的作用,二、土木工程发展简史 土木工程发展经历了古代、近代和现代三个阶段。 1. 古代土木工程 古代土木工程的时间跨度，大致从旧石器时代(约公元前5000年起)到17世纪中叶。 （1）所用的材料，最早为当地的天然材料； （2）所用的工具 ，最早只是石斧、石刀等简单工具，后来发展了斧、凿、锤、钻、铲等青铜和铁制工具以及打桩机、桅杆起重机等简单施工机械； （3）建造主要依靠工程经验，缺乏设计理论的指导。,古

3、代土木工程留下 了许多伟大工程 (1) 中国古代土木工程,八达岭长城,都江堰 公元前三世纪，由战国时期秦蜀郡太守李冰父子率众修建,京杭大运河,山西应县木塔 建于辽代，塔高67.31m，共九层,蓟县独乐寺观音阁 始建于唐，辽统和二年（984年）重建 ，共3层，内有高16米塑于辽代的观音像,河北赵州桥 建于隋代公元595-605年，全长50.82m，桥面宽10m，单孔净跨度37.02m，矢高7.23m,(2) 古埃及金字塔,吉萨金字塔群 公元前2700-2500年,狮身人面像,(3)古希腊的帕提农神庙 建造于公元前447-438年,古希腊帕提农神庙,(4) 古罗马竞技场及万神庙,佛拉维奥竞技场 建

4、于古罗马的佛拉维奥皇朝时代（公元75-80年），占地20000m2 ，场内设有观众席60排，可容纳10万名观众。,万神庙 穹顶直径和顶端高度均是43.3m，在现代结构出现以前，它一直是世界上跨度最大的大空间建筑。,(5) 索菲亚大教堂,(6) 巴黎圣母院,索菲亚大教堂 位于土耳其伊斯坦布尔，建于公元532-37年，中央大穹顶直径32.6m，高54.8m。,巴黎圣母院 建造于公元1163-1250年，宽47米，深125米，可容近万人。,2近代土木工程 时间跨度为17世纪中叶到20世纪中叶，历时300余年。 主要特点表现为如下三个方面 （1）土木工程有了比较系统的理论指导，成为一门独立的学科 ；

5、（2）新的土木工程材料的发明与应用 ； （3）施工机械和施工技术有了巨大的进步 。,这一时期具有历史意义的土木工程很多 。 （1）建筑工程,芝加哥保险公司大楼 1883-85年， 10层，高55m，铁框架,巴黎艾菲尔铁塔 1887-89年 ，320.7m,纽约帝国大厦 1929-31年，102层，高381m，钢框架,（2）桥梁工程,金门大桥 1933-37年，悬索桥，桥跨1280m，桥头塔架高227m，主缆直径1.125m ，由27572根钢丝组成，索重11000t左右。,悉尼港桥 1924-1932 年，中承式钢桁架拱桥，长1149.1m，宽48.6m，主跨502.9m，矢高106.75m。

6、全桥用钢量为52000吨，为世界最大跨度铁路钢拱桥。,钱塘江大桥 1934-37年，茅以升主持建造，下层铁路桥长1322.1m，上层公路桥长1453m,3. 现代土木工程 从第二次世界大战结束到目前。 特点 （1） 功能要求多样化 1）公共建筑和住宅建筑要求 2）工业建筑要求 3）核工业、海洋工程、航空航天等高新技术的要求 （2） 城市建设立体化 1）向高空发展 2）向地下发展 （3） 交通工程快速化 1）高速公路大规模兴建 2）高速铁路迅速发展 3）机场建设的规模和速度前所未有,一些典型的工程实例 。 （1）建筑工程 1）高层建筑,台北101大厦 2004年，101层，高508m,上海环球金

7、融中心 2008年，101层，高492m,芝加哥西尔斯大厦 1974年，110层，高442m,上海金茂大厦 1999年，88层，高421m,际金融中心 2003年，88层，高415m,2）高耸结构,加拿大多伦多电视塔 高549m，为世界之冠,上海东方明珠电视塔 1995年，高468m，居世界第三,莫斯科电视塔，1967年，高537m，居第二位； 吉隆坡电视塔，高421m ，居第四位； 天津电视塔，高406m，居第五位； 北京电视塔，高380m，居第六位。,3）大跨度建筑,施工中的国家大剧院 外部围护钢结构壳体呈半椭球形 东西跨度212.24m 南北跨度143.64m,英国千年穹顶 屋盖采用圆球

8、形张力膜结构 穹顶直径达320m,（2）桥梁工程 1）悬索桥,日本明石海峡大桥 1998年，主跨1991m，世界第一,中国润扬长江大桥 2005年，跨度1490m，世界第三,丹麦的大贝尔特东桥，跨度1624m，世界第二 英国的恒伯尔桥，主跨1410m，世界第四 江阴长江大桥，主跨1385m，世界第五，1999年 香港青马大桥，主跨1377m，世界第六，1997年,2）拱桥 混凝土拱桥 四川万县长江混凝土拱桥，拱跨420m，居世界第一； 南斯拉夫克尔克二号混凝土拱桥跨度达390m； 中国的江界河混凝土拱桥，跨度330m； 广西邕江大桥，钢筋混凝土组合拱结构，跨度312m。,四川万县长江混凝土拱桥

9、 1997年,2）拱桥 钢拱桥 我国上海卢浦大桥，总投资22亿元。大桥全长3900m，主桥长750m，拱跨度达550m，居世界第一。,上海卢浦大桥 2003年,美国的奇尔文科钢拱桥，跨度503.6m，列世界第二。,3）斜拉桥 日本多多罗桥，1999年，主孔跨度890m，居世界第一 法国诺曼底桥，1995年，跨度达856m，居世界第二 我国南京长江二桥，2001年，主跨628米，居世界第三,日本多多罗桥,南京长江二桥,3）斜拉桥 上海杨浦斜拉桥，1993年，主跨602m，当时居世界第一; 法国米约大桥，2005年竣工，全长2.46km，是目前世界上最高的大桥。最高的桥塔高343m，桥面至地面的最

10、大高度达270m。,法国米约大桥,(3) 隧道工程 1）山区隧道 目前世界上最长的是挪威的山岭隧道，全长25.8km； 中国西康线秦岭隧道，长达18.457km； 瑞士的圣哥大隧道，长16.91km； 中国京广线大瑶山隧道，全长14.295km； 德国、意大利之间的开尔其隧道，全长近13km； 青藏铁路风火山隧道，全长1338m，海拔4904m，是世界上海拔最高的隧道。,2）海峡隧道 日本于1985年建成的青函海底隧道，长53.8km； 1993年建成的穿越英吉利海峡的隧道长50.3km； 3）越江隧道,上海复兴东路隧道内景,(4) 水利工程,瑞士大狄克桑坝 目前世界上最高的重力坝 ，高285

11、m,中国三峡大坝 由大坝、水电站、通航建筑三大部分组成，为世界最大的水利工程坝。长3035m，坝高 185m，总装机容量为1820万kW 。,（5）我国的道路工程 1) 公路。到2004年底，全国公路总里程达到187.07万km，其中高速公路3.4万km；全国公路密度为0.195km/km2，全国通公路的乡镇比例达99.58%，通公路的行政村比例达92.9%。 2）铁路。到2002年底，全国铁路营业里程71898km，居亚洲第一位。 青藏铁路：一期工程（西宁格尔木）860km，于1984年正式通车；二期工程（格尔木-拉萨）1118km，为世界上海拔最高和最长的高原铁路，其中965km海拔超过4

12、000m，最高点海拔5072m，经过连续多年冻土地段550km，2006年正式通车。,青藏铁路三岔河大桥 青藏铁路最高的桥 桥高50m，海拔3800m,武汉的轻轨列车,上海磁悬浮列车 2003年,（6）核电站及海洋工程,秦山核电站,我国的一座海洋采油平台,第二节 土木工程专业及学习建议,土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称，培养相应人才的专业即为土木工程专业。 一、 土木工程专业的培养目标 培养适应社会主义现代化建设需要、德智体全面发展、掌握土木工程学科的基本理论和基本知识、获得土木工程工程师基本训练、具有创新精神的高级工程科学技术人才，毕业后能从事土木工程设计、施工与管理工作，具有初步

13、的工程规划与研究开发的能力。,具体要求： 1.知识要求 （1）基本理论，包括基础理论和应用理论两个方面： 基础理论主要包括高等数学、物理和化学； 应用理论包括工程力学(理论力学，材料力学)、结构力学、流体力学(水力学)、土力学与工程地质学等。 （2）土木工程的专业知识与技术，包括土木工程结构(如钢结构、木结构、混凝土结构、砌体结构等)的设计理论和方法、土木工程施工技术与组织管理、房屋建筑学、工程经济、建设法规、土木工程材料、基础工程、结构检验、土木工程抗震设计等。,（3）相关知识，有给水排水、供暖通风、电工电子、工程机械等。 （4）技能或工具，有工程制图、工程测量、材料试验与结构试验、外语及计

14、算机在土木工程中的应用等。 2. 能力培养的要求 （1）自学能力 （2）综合解决问题的能力 （3）创新能力 （4）协调、管理能力,二、土木工程专业的教学形式与学习建议 1. 课堂教学 与中学相比，大学的课堂教学有三个特点： 教学内容多、进度快，要注意适应，跟上节奏。 大学许多课程要合班上课，听课效果好坏，主要靠学生自主努力。 大学的教学内容，必须随时代发展而增删。有时教材上还未编入的内容而教师只能根据资料讲解，这时要注意听讲并作必要的记录。 学习中要注重对基本概念的理解和掌握，要善于运用形象思维，切忌死记硬背。,2 实验教学 目的：通过实验手段掌握实验技术，弄懂科学原理，熟悉国家有关试验、检测

15、规程，熟悉实验方法及学习撰写试验报告。 实验课不要有重理论轻实验的思想，应认真做好每一次试验。在实验教学中，鼓励自主设计、规划试验。 3设计训练 设计是综合运用所学知识，提出自己的设想和技术方案，并以工程图及说明书来表达自己的设计意图，在根本上培养学生自主学习、自主解决问题的能力。,4施工实习 贯彻理论联系实际的原则，使学生到施工现场或管理部门去学习生产技术和管理知识。 施工实习常在统一要求下分散进行。这不仅是对学生能否在实践中学习知识技能的一种训练，也是对学生的敬业精神、劳动纪律和职业道德的综合检验。,补充: 一、土木工程专业的学生应具有的意识和意志 1.实践意识：一切从实际出发，实践检验是

16、唯一标准。 2.质量意识：对质量方针政策、现象、原因、危害的全面认识并能确保质量。 3.协作意识：能与周围群众协同工作，协调配合。 4.竞争意识：力争上游，在相互竞争中求发展。 5.创新意识：不墨守成规，追求新意境、新见解。 6.坚毅意志：克服困难，调节行动，顽强实现预定目标。,二、土木工程专业的学生应具有的心理和体魄 1. 学风上的勤奋、严谨、求实、进取。 2. 作风上的谦虚、谨慎、朴实、守信。 3. 健全的体质、良好的体能。 4. 旺盛的精力、活跃的思路。 三、大学生养成上述基本素质的途径 1.勤奋学习，养成良好的学风和学习习惯 2.努力实践，养成勤于动手与动脑，理论与实际相结合 3.勇于创新，培养自身创新精神和创造能力 4.交融集体，锻炼自己组织能力和处理好人际关系 5.健康身心，是毕业后健康工作50年的基础。 6.适应时代，是使自己成为开拓性人才的基础。,四、就业范围 1建设单位(房地产公司，北京建筑工程学院等) （1）提出使用要求，编制设计任务书； （2）确定土地使用范围； （3）保证落实建设资金； （4）通过