大学课件：01土木工程绪论 .ppt

1、土木工程概论土木工程概论7.7.港口工程港口工程8.8.地下工程地下工程9.9.水利水电工程水利水电工程10.10.土木工程施工土木工程施工11.11.土木工程防灾与减灾土木工程防灾与减灾12.12.土木工程的力学概念土木工程的力学概念本课程的主要内容本课程的主要内容1.1.绪论绪论2.2.土木工程材料土木工程材料3.3.基础工程基础工程4.4.建筑工程建筑工程5.5.交通土建工程交通土建工程6.6.桥梁工程桥梁工程土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论 土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方

2、面去理解：土木工程的含义可从两方面去理解：一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施；一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施；建建筑筑工工程程道道路路工工程程土木工程概论土木工程概论铁路工程铁路工程桥梁工程桥梁工程隧道工程隧道工程土木工程概论土木工程概论 土木工程另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程土木工程另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。土木工程概论土木工程概论 为人类活动需要（既有物质方面的也有精神方面的）提供功为人类活动需要（既有物质方面的也有精神

3、方面的）提供功能良好、舒适美观的空间和通道，同时还表现为防水患、兴水能良好、舒适美观的空间和通道，同时还表现为防水患、兴水利以及环境治理等方面。这是土木工程的根本目的和出发点；利以及环境治理等方面。这是土木工程的根本目的和出发点；抵御自然灾害或人为作用力。前者如地震、风灾、水灾等作用，抵御自然灾害或人为作用力。前者如地震、风灾、水灾等作用，后者如工程振动、人为破坏等；后者如工程振动、人为破坏等；充分发挥材料的作用。因为材料问题是建造土木工程的根本充分发挥材料的作用。因为材料问题是建造土木工程的根本条件；条件；通过有效的技术途径和组织手段，利用各个时期社会能够提通过有效的技术途径和组织手段，利用

4、各个时期社会能够提供的物质设备条件，供的物质设备条件，“好、快、省好、快、省”地组织人力、财力、物力，地组织人力、财力、物力，把社会所需要的工程设施建造成功，付诸使用。把社会所需要的工程设施建造成功，付诸使用。土木工程概论土木工程概论为解决以上四个方面的问题需要进行的土木工程活为解决以上四个方面的问题需要进行的土木工程活动包括两个方面：动包括两个方面：技术方面：勘察、测量、设计、施工、监理等；技术方面：勘察、测量、设计、施工、监理等；管理方面：制订政策和法规、企业管理、项目管理、管理方面：制订政策和法规、企业管理、项目管理、施工组织、物业管理等。施工组织、物业管理等。土木工程概论土木工程概论

5、社会性社会性 随社会不同历史时期的科学技术和管理水平而发展。随社会不同历史时期的科学技术和管理水平而发展。综合性综合性 土木工程是运用多种工程技术，进土木工程是运用多种工程技术，进行勘测、设计施工工作的成果。行勘测、设计施工工作的成果。实践性实践性 由于影响土木工程的因素错综复杂，由于影响土木工程的因素错综复杂，使土木工程对实践的依赖性很强。使土木工程对实践的依赖性很强。技术、经济和艺术的统一性技术、经济和艺术的统一性 土木工程是为人类需要服务的，土木工程是为人类需要服务的，它必然是每个历史时期技术、经济、它必然是每个历史时期技术、经济、艺术统一的见证。艺术统一的见证。土木工程概论土木工程概论

6、发展土木工程的根本因素是培养大批掌握土木工程科学技术，发展土木工程的根本因素是培养大批掌握土木工程科学技术，懂得土木工程基本属性，具有能解决上述四方面的问题的人才。懂得土木工程基本属性，具有能解决上述四方面的问题的人才。土木工程专业就是为培养这类人才所设置的学业门类。土木工程专业就是为培养这类人才所设置的学业门类。土木工程专业的设置：一是高等学校（包括普通高等学校、高土木工程专业的设置：一是高等学校（包括普通高等学校、高等专科学校、高等职业技术学校），培养的是未来的土木工程师；等专科学校、高等职业技术学校），培养的是未来的土木工程师；二是中等专科学校，培养的是未来的土木工程技术员。二是中等专科

7、学校，培养的是未来的土木工程技术员。中华人民共和国教育部高等教育司中华人民共和国教育部高等教育司1998.81998.8颁布的普通高等学颁布的普通高等学校本科专业目录，正式规定我国土建类专业有五个，分别是土木校本科专业目录，正式规定我国土建类专业有五个，分别是土木工程、建筑学、城市规划、建筑环境与设备工程、给水排水工程。工程、建筑学、城市规划、建筑环境与设备工程、给水排水工程。土木工程专业的代号是土木工程专业的代号是080703080703。它覆盖了过去的矿井建设、建筑。它覆盖了过去的矿井建设、建筑工程、城镇建设、交通土建工程。工程、城镇建设、交通土建工程。土木工程概论土木工程概论 中华人民共

8、和国教育部高等教育司中华人民共和国教育部高等教育司1998.81998.8颁布的普通高等颁布的普通高等学校本科专业目录，正式规定我国土建类专业有五个，分别是土学校本科专业目录，正式规定我国土建类专业有五个，分别是土木工程、建筑学、城市规划、建筑环境与设备工程、给水排水工木工程、建筑学、城市规划、建筑环境与设备工程、给水排水工程。土木工程专业的代号是程。土木工程专业的代号是080703080703。它覆盖了过去的矿井建设、。它覆盖了过去的矿井建设、建筑工程、城镇建设、交通土建工程。建筑工程、城镇建设、交通土建工程。土木工程概论土木工程概论墙内竖有墙内竖有木柱木柱茅草下密排茅草下密排树枝起龙骨树枝

9、起龙骨作用。作用。d56m 古代土木工程古代土木工程 时间跨度长。大致时间跨度长。大致从新石器时代（约公元从新石器时代（约公元前前5000年起开始至年起开始至17世世纪中叶纪中叶)。具有代表性的工程有：具有代表性的工程有：我国黄河流域的仰韶我国黄河流域的仰韶文化（约公元前文化（约公元前50003000）遗址。）遗址。埃及帝王陵墓建筑埃及帝王陵墓建筑群群 吉萨金字塔群。吉萨金字塔群。土木工程概论土木工程概论建于公元前建于公元前27002600年，其年，其中以古王国第四王朝法老胡中以古王国第四王朝法老胡夫的金字塔最大。塔基呈方夫的金字塔最大。塔基呈方形，边长约形，边长约230.5m,高约高约146

10、m，用用230余万块巨石砌成。余万块巨石砌成。土木工程概论土木工程概论 长城长城 我国历史上伟大工程之一。我国历史上伟大工程之一。始建于公元前始建于公元前75世纪间的春秋、世纪间的春秋、战国时代。战国时代。最早修筑长城的是楚最早修筑长城的是楚国，称为国，称为“方城方城”。公元。公元前前214年，由秦始皇扩建年，由秦始皇扩建完成。随后，各朝代都进完成。随后，各朝代都进行过修筑、扩建。其中以行过修筑、扩建。其中以明代修筑规模最大，工程明代修筑规模最大，工程技术水平也最高。通常称技术水平也最高。通常称的明长城为东起山海关，的明长城为东起山海关，西止嘉峪关。西止嘉峪关。土木工程概论土木工程概论 公元前

11、公元前770770年秦襄年秦襄公时期，人们曾用以公时期，人们曾用以木材（截面尺寸为木材（截面尺寸为150150150mm150mm的方材）的方材）和青铜制金釭做成的和青铜制金釭做成的木框架建筑房屋。木框架建筑房屋。土木工程概论土木工程概论四川都江堰大型引四川都江堰大型引水枢纽，建于公元水枢纽，建于公元前前256-251256-251年，是年，是世界历史上最长的世界历史上最长的无坝引水工程。以无坝引水工程。以灌溉为主，兼有防灌溉为主，兼有防洪、水运、供水等洪、水运、供水等多种效益，一直沿多种效益，一直沿用至今。用至今。土木工程概论土木工程概论北京故宫太和殿。建于明永乐北京故宫太和殿。建于明永乐1

12、8年，（年，（1420年）是故宫最壮年）是故宫最壮观的建筑，也是我国现存最大观的建筑，也是我国现存最大的木构殿堂。的木构殿堂。土木工程概论土木工程概论 公元532537年间建造在君士坦丁堡（今土耳其伊斯坦布尔）的索菲亚大教堂。该教堂为砖砌穹顶（圆形球壳），直径30余米，穹顶高50余米，穹顶支承在大跨砖拱和用巨石砌筑的巨型柱（截面约710m）上。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论 赵州桥隋代赵州安济桥，又称赵州桥。桥为隋代赵州安济桥，又称赵州桥。桥为敞肩圆弧石拱敞肩圆弧石拱，拱券并列，拱券并列道，净跨道，净跨.米，矢高米，矢高.米，上狭下宽总宽米。主拱米，上狭下宽总宽米。主拱券等厚

13、券等厚.米，主拱券上有护拱石。在主拱券上两侧，各开两个米，主拱券上有护拱石。在主拱券上两侧，各开两个净跨分别为净跨分别为.米和米和.米的小拱，以泻泄洪水，减轻自重。米的小拱，以泻泄洪水，减轻自重。桥面呈弧形，。桥始建于隋桥面呈弧形，。桥始建于隋开皇十五年开皇十五年(公元年公元年），完工于），完工于隋隋大业元年大业元年(公元年），距今已有公元年），距今已有406年。年。土木工程概论土木工程概论 山西应县木塔，建于公元1056年，塔高67.3m，八角形，底层直径30.27m。该塔共9层，是我国保存至今的唯一木塔，也是现存的最高的木结构之一。它虽经多次大地震仍完整无损，足以证明我国历史上木结构的辉煌

14、成就。土木工程概论土木工程概论意大利比萨大教堂意大利比萨大教堂建于公元建于公元11到到12世世纪，系一组由教堂纪，系一组由教堂（10631118）、洗）、洗礼堂（礼堂（1153）、钟）、钟塔（塔（11741350）组）组成的建筑群。成的建筑群。土木工程概论土木工程概论 巴黎圣母院建于 1163-1250年，是法国早期哥特建筑的典型。平面宽约47m，长约125m，可容近万人。圣坛上部的尖塔高达90m。正面是一对高60余米的塔楼，下部有三个尖卷门洞。土木工程概论土木工程概论科隆大教堂是欧洲北科隆大教堂是欧洲北部最大的哥特式教堂，部最大的哥特式教堂，始建于始建于13世纪中叶。世纪中叶。在德国科隆。平

15、面呈在德国科隆。平面呈拉丁十字形，长拉丁十字形，长136.5m，宽宽45.7m，东东端为端为7个小圆龛组成的个小圆龛组成的半圆形卷廊，西立面半圆形卷廊，西立面有一对八角形塔楼，有一对八角形塔楼，建于建于18421880年，高年，高达达150多米。多米。土木工程概论土木工程概论 近代土木工程近代土木工程 近代土木工程的时间跨度为从近代土木工程的时间跨度为从17世纪中叶至世纪中叶至20世纪世纪中叶的中叶的300年间。年间。主要特征是：主要特征是：u 力学和结构理论作指导力学和结构理论作指导u 砖、瓦、木、石等建筑材料砖、瓦、木、石等建筑材料广泛使用；混凝土、钢材、钢广泛使用；混凝土、钢材、钢筋砼以

16、及早期的预应力砼得到筋砼以及早期的预应力砼得到发展。发展。u 施工技术进步很大施工技术进步很大土木工程概论土木工程概论 该历史时期，土木工程在理论、材料、施工领域出该历史时期，土木工程在理论、材料、施工领域出现的具有重大意义大事有：现的具有重大意义大事有：u意大利科学家伽利略在意大利科学家伽利略在1638年出版的著作年出版的著作关于两门关于两门新科学的谈话和数学证明新科学的谈话和数学证明中论述了建筑材料的力学性中论述了建筑材料的力学性质和梁的强度，首先用公式表达了梁的设计理论。质和梁的强度，首先用公式表达了梁的设计理论。u英国科学家牛顿在英国科学家牛顿在1687年总结了力学三大定律，它们年总结

17、了力学三大定律，它们是土木工程设计理论的基础。是土木工程设计理论的基础。u瑞士数学家欧拉在瑞士数学家欧拉在1744年出版的年出版的曲线的变分法曲线的变分法建建立了柱的压屈理论，为分析土木工程结构物的稳定问题立了柱的压屈理论，为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。奠定了基础。土木工程概论土木工程概论u1825年纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力法；年纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力法；19世纪末里特尔等人提出了极限平衡的概念。这为土木工世纪末里特尔等人提出了极限平衡的概念。这为土木工程的结构理论分析打下了基础。程的结构理论分析打下了基础。u1824年英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥的

18、专利权，年英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权，1850年开始生产。年开始生产。20世纪初，有人发表了水灰比等学说，世纪初，有人发表了水灰比等学说，才初步奠定了混凝土强度的理论基础。才初步奠定了混凝土强度的理论基础。u1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法，使钢材得以大量生产，年发明了贝塞麦转炉炼钢法，使钢材得以大量生产，并广泛应用于土木工程。并广泛应用于土木工程。1867年法国人莫尼埃用铁丝加固年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆，并推广到工程中，建造了一座蓄水池，混凝土制成花盆，并推广到工程中，建造了一座蓄水池，这是应用钢筋砼的开端。这是应用钢筋砼的开端。1875年，他主持建造了第一座长年，

19、他主持建造了第一座长16m的钢筋砼桥。的钢筋砼桥。土木工程概论土木工程概论u1883年美国在芝加哥由称为“摩天楼之夫”的詹莱建造的11层住宅保险大楼，是世界最先用铁框架（部分钢架）承受全部大楼的重力，外墙仅为自承重墙的高层建筑。1889年，法国在巴黎建造了高300m的埃菲尔铁塔，用钢8000t。这是近代高层建筑结构的萌芽。此外，由奥蒂斯在19世纪50年代初期发明的安全升降机也使高层建筑成为可能；他最先采用的是蒸汽动力升降机，直到1857年在纽约才安装了第一台乘人用的电梯。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论u1886年美国人杰克逊首先应用预应力混凝土制作建筑配件，后又制作楼板。19

20、30年法国工程师弗涅希内将高强度钢丝用于混凝土。u土木工程在铁路、公路、桥梁建设中得到了大规模发展；1825年在英国人斯蒂芬森在英格兰北部斯托克顿和达灵顿之间修筑了世界第一条长21km的铁路，1863年在伦敦又建造了世界第一条地下铁道。土木工程概论土木工程概论该桥（英国的科尔布鲁克代尔桥）建于1779年。桥跨约30.5m，矢高13.7m，由五片半圆形拱肋组成。该桥完全模仿木拱桥的形状。钢材的出现，把铸铁（以及锻铁）桥送进了桥梁历史博物馆。科尔布鲁克代尔桥曾使用170年。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论该桥位于泰晤士河口，是伦敦的标志性建筑。该桥位于泰晤士河口，是伦敦的标志性建筑

21、。1894年年6月月30日对公众开放。该桥将伦敦南日对公众开放。该桥将伦敦南北区连接成整体，河心建有两墩，相距北区连接成整体，河心建有两墩，相距76m，墩上建有高耸的方形尖塔，在两塔间建成一墩上建有高耸的方形尖塔，在两塔间建成一跨双层两用桥。下层是活动桥，跨双层两用桥。下层是活动桥，6车道桥面，可通行万吨海轮；上层（高出水面车道桥面，可通行万吨海轮；上层（高出水面43m处）处）为固定的人行桥。桥塔内设楼梯上下，内设博物馆、展览厅、商店、酒吧等。登塔远眺，为固定的人行桥。桥塔内设楼梯上下，内设博物馆、展览厅、商店、酒吧等。登塔远眺，可尽情欣赏泰晤士河上下游十里风光。可尽情欣赏泰晤士河上下游十里风

22、光。下层是下层是活动桥活动桥上层是上层是人行桥人行桥土木工程概论土木工程概论u1931-19421931-1942年，德国年，德国率先修筑了长达率先修筑了长达3860km3860km的高速公路网。的高速公路网。u19061906年美国旧金山大地年美国旧金山大地震，震，19231923年日本关东大地年日本关东大地震，这些自然灾害推动了震，这些自然灾害推动了结构动力学和工程抗震技结构动力学和工程抗震技术的发展。术的发展。土木工程概论土木工程概论 现代土木工程现代土木工程 时间跨度为时间跨度为2020世纪中叶第二次世界大战结束后至今。其特世纪中叶第二次世界大战结束后至今。其特点表现为：点表现为：A.

23、A.土木工程功能化土木工程功能化 即土木工程日益同它即土木工程日益同它的使用功能或生产工艺紧的使用功能或生产工艺紧密结合。密结合。u公共和住宅建筑物要求公共和住宅建筑物要求建筑、结构、给水排水、建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备结合成电等现代技术设备结合成整体。整体。土木工程概论土木工程概论巴西国会大厦。建于巴西国会大厦。建于19571959巴西首都巴西首都巴伐里亚。由国会上巴伐里亚。由国会上下议院、办公楼和各下议院、办公楼和各部分厅室、服务房间部分厅室、服务房间等组成。等组成。240*80平台27层板式层板式办公楼办公楼碗形穹碗形穹隆会场隆会场

24、建筑造型讲究构图形式，体型简建筑造型讲究构图形式，体型简洁而对比强烈。洁而对比强烈。土木工程概论土木工程概论蓬皮杜国家艺术和文化中蓬皮杜国家艺术和文化中心心 综合性文化建筑。综合性文化建筑。建于建于19721977年。年。特点：建筑外观、结构、特点：建筑外观、结构、设备均暴露。沿街立面满设备均暴露。沿街立面满是彩色管道。是彩色管道。土木工程概论土木工程概论u工业建工业建筑物围绕筑物围绕生产工艺生产工艺在功能要在功能要求方面越求方面越来越高。来越高。并向大跨并向大跨度、超重度、超重型、灵活型、灵活空间方向空间方向发展。发展。大众汽车制造厂大众汽车制造厂CKD车间车间土木工程概论土木工程概论B.城

25、市建设立体化城市建设立体化 20世纪中叶以来，城市世纪中叶以来，城市建设有三个趋向：建设有三个趋向：u高层建筑的大量兴起高层建筑的大量兴起 由于城市人口大量积聚，由于城市人口大量积聚，密度猛增，用房紧张，地价密度猛增，用房紧张，地价昂贵，建筑物向空间发展。昂贵，建筑物向空间发展。美国的高层建筑最多，高度美国的高层建筑最多，高度在在160200m的就有的就有100多幢。多幢。近近10年来，我国、马来西亚、年来，我国、马来西亚、新加坡等东南亚国家的高层新加坡等东南亚国家的高层建筑有很大发展。建筑有很大发展。马来西亚石油马来西亚石油双塔大厦。目双塔大厦。目前世界最高，前世界最高，450m.上海金茂大

26、厦上海金茂大厦421m高，高，88层层土木工程概论土木工程概论u地下工程高速发展。如地下铁道、商业街、停车库、体育馆、影剧院、工业厂房、地下仓库等。土木工程概论土木工程概论广州地铁广州地铁土木工程概论土木工程概论u城市高城市高架公路、架公路、立交桥大立交桥大量涌现。量涌现。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论C.交通运输高速化交通运输高速化其其标志是：标志是：u高速公路的大规模修建。据不完全统计，至1993年底，全世界有50多个国家和地区拥有高速公路，其中有近20个国家和地区拥有1000km以上。土木工程概论土木工程概论u铁路电气化的形成和大量发展铁路电气化的形成和大量发展南昆电气

27、化铁路南昆电气化铁路 1964年年10月世界铁路运营史月世界铁路运营史第一块高速金牌在日本诞生，时第一块高速金牌在日本诞生，时速为速为210km。1994年年12月月22日，日，我国第一条准高速铁路我国第一条准高速铁路 广深广深高速铁路建成通车，时速为高速铁路建成通车，时速为160km。规划中的我国第一条高规划中的我国第一条高速铁路速铁路 京沪高速铁路，全长京沪高速铁路，全长约约1300km，实施全封闭、全立交，实施全封闭、全立交，为客运专线，设计时速为为客运专线，设计时速为300km。土木工程概论土木工程概论土木工程概论土木工程概论u长距离的海底隧道的出现长距离的海底隧道的出现 如日本越过津

28、如日本越过津轻海峡连接本州轻海峡连接本州（青森）与北海道（青森）与北海道（函馆）的青函海（函馆）的青函海底隧道长达底隧道长达53.85km，是世界是世界最长的海底隧道。最长的海底隧道。1990年贯通的英法年贯通的英法海峡隧道长海峡隧道长50.5km。土木工程概论土木工程概论 土木工程的功能化、城市建设的立体化、交通运输的高速土木工程的功能化、城市建设的立体化、交通运输的高速化必然使得构成土木工程的三个要素：材料、施工、理论出现化必然使得构成土木工程的三个要素：材料、施工、理论出现了新的发展趋势：了新的发展趋势：u建筑材料的轻质高强化建筑材料的轻质高强化 其中发展迅速的是普通混其中发展迅速的是普

29、通混凝土向轻骨料混凝土、加气混凝土向轻骨料混凝土、加气混凝土和高性能混凝土方向发展。凝土和高性能混凝土方向发展。抗压强度由抗压强度由 2040Mpa 提高到提高到60100Mpa。一批轻质高强材一批轻质高强材料如铝合金、建筑塑料、玻璃料如铝合金、建筑塑料、玻璃钢也得到迅速发展；同时也要钢也得到迅速发展；同时也要重视环保节能材料的研究和发重视环保节能材料的研究和发展。展。钢丝网架聚苯钢丝网架聚苯乙烯夹芯板乙烯夹芯板压型板压型板土木工程概论土木工程概论u施工过程中的工业化、装配化施工过程中的工业化、装配化现代化砼现代化砼搅拌站搅拌站土木工程概论土木工程概论钢筋混凝土泵送的记录！世界上最高的摩钢筋混

30、凝土泵送的记录！世界上最高的摩天大楼，混凝土灌注量达天大楼，混凝土灌注量达160，000立方米立方米之巨。为确保连续泵送并达到之巨。为确保连续泵送并达到385米这样米这样一个高度，采用一个高度，采用六台超高压混凝土泵六台超高压混凝土泵及六及六根分离式根分离式布料杆灌注混凝土。布料杆灌注混凝土。土木工程概论土木工程概论u设计理论的精确化、科学化设计理论的精确化、科学化 主要表现在理论分析由线形到非线形分析；由平面分析到空间主要表现在理论分析由线形到非线形分析；由平面分析到空间分析；由单个到系统的综合整体分析；由静态到动态分析；由经验分析；由单个到系统的综合整体分析；由静态到动态分析；由经验定值分析到随机分析；由数值分析到模拟实验分析；由人工手算、定值分析到随机分析；由数值分析到模拟实验分析；由人工手算、人工做比较方案、人工制图到计算机辅助设计、计算机优化设计、人工做比较方案、人工制图到计算机辅助设计、计算机优化设计、计算机制图等。计算机制图等。土木工程学的学科理论如可靠性理论、土力学和岩体力学理土木工程学的学科理论如可靠性理论、土力学和岩体力学理论、结构抗震理论、动态规划理论、网络理论将得到迅速发展。论、结构抗震理论、动态规划理论、网络理论将得到迅速发展。