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1、土 木 工 程 概 论 论 文2011级土木工程2班 马东亮 1.1土木工程概论课程的任务一、 什么是“土木工程”？中国国务院学位委员会科学惜简介中定义为：“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”。二、 土木工程的范围非常广泛，它包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程、铁道工程、桥梁工程、隧道工程、机场工程、地下工程、给水排水工程、港快口码头工程等。1.2土木工程发展历史概述1.2.1古代土木工程古代土木工程一般指从旧石器时代（约公元前5000年起）到17世纪中叶。1
2、.2.2近代土木工程一般认为，近代土木工程的时间跨度为17世纪中叶起到第二次世界大战前后，历时300余年。（这一时期，土木工程逐步形成为一门独立的学科）这一时期产生了很多具有历史意义的建筑，如1875年法国莫尼埃主持修建了一座长达16m的钢筋混凝土桥、1883年美国芝加哥在世界上第一个采用了钢铁框架作为承重结构，建造了一幢11层的保险公司大楼，被誉为现代高层建筑的开端、1889年法国建成了高达300m的埃菲尔铁塔，该塔已成为巴黎乃至法国的标志性建筑，被誉为现代高层建筑的开端。1886年美国首先采用了钢筋混凝土楼板，1928年预应力混凝土发明。1825年英国修建了第一条铁路、1863年英国伦敦建
3、成了世界上第一条地下铁道等1.2.3现代土木工程现代土木工程包括以下特点:A. 功能要求多样化B. 城市建设立体化C. 交通工程快速化D. 工程建设大型化1.3土木工程的未来一、土木工程面临的形势是：1、世界正经历工业革命以来的又一次重大变革，这便是信息工业的迅猛发展，可以预计人类的生产、生活方式将会发生重大变化。2、航空、航天事业等高科技事业的发展。3、人口问题。4、环境问题。人类为了争取生存，为了争取舒适的生存环境，预计土木工程必将有重大的发展。1、重大工程项目将陆续兴建2、土木工程将向太空、海洋、荒漠地开拓3、工程材料向轻质、高强、多功能化发展4、设计方法精确化、设计工作自动化5、信息和
4、智能化技术全面引入土木工程6、土木工程的可持续发展二、土木工程材料2.1早期土木工程材料早期使用的土木工程材料主要有砖、瓦。砂。石、灰、木材等。2.2近代土木工程材料近代土木工程材料主要有：1、 钢材圆钢、角钢、工字钢、钢板、管材、及各种钢筋、钢丝等2、 水泥分为通用水泥、专用水泥、特性水泥。3、 混凝土包括采用各种；有机、无机、天然、人造的胶凝材料与粒状或纤维填充物相混合而形成的固体材料。2.3现代土木工程材料1、高强度水泥2、高性能混泥土3、纤维混凝土4、绿色建材三、基础工程3.1岩土工程勘测岩土工程勘测石设计和施工的基础。它包括：1、工程地质测绘2、岩土工程勘测方法（常用方法：直流电勘探
5、、交流电勘探、重力勘探、磁法勘探等）3、原位测试（载荷试验、旁压试验、静力触探试验）3.2浅基础1、刚性基础由砖、毛石、素混泥土和灰土等材料做成的基础。2、拓展基础既钢筋混泥土基础3、浅基础的结构形式：独立基础、条形基础、筏板基础和箱形基础等）3.3深基础1、桩基础（一般是天然地基且地基承载力不足或沉降量过大时，宜考虑使用桩基础。）2、沉井基础3、沉箱基础（又称气压沉箱基础，它是以气压沉箱来修建的桥梁墩台或其他构筑物的基础。3.4不均匀沉降放映土木工程结构地基的变形特征的重要指标就是差异沉降，又称不均匀沉降。3.5地基处理地基处理的对象主要是指软弱地基和特殊土地基。1、 地基处理方法换填法、预
6、压法、强夯法、振冲法、土或灰土挤密桩法、沙石桩法、高压喷射注浆法等）2、 地基处理方案选择根据地质的土质条件、工程要求、工期、造价、料源。施工机械条件等综合分析3、 地基处理技术的发展随着科技的发展，地基处理技术将会得到很大的发展。四、建筑工程4.1基本构件板、梁、柱、拱4.2单层与多层建筑1、单层建筑按使用目的可以分为民用单层建筑和单层工业厂房。2、我国以24m为界限，低于24m者称为多层建筑。4.3高层与超高层建筑高层与超高层结构的主要结构形式有：框架结构，框架剪力墙结构，剪力墙结构，框支剪力墙结构，筒结构等。4.4特种结构特种结构是指具有特种用途的工程结构，包括高耸结构、海洋工程结构、管
7、道结构、容器结构和核电站结构等。4.5未来展望1、2001年2013年，建筑业的新黄金时期2、2014年2040年，修道院式和生态艺术3、2041年2055年，怀旧风格与高科技建材4、2056年2070年，出现带穹顶的城市5、2071年以后，动态建筑时期五、交通土建工程5.1道路工程1、道路的分类按其特点可分为公路、城市道路、厂矿道路、林区道路以及乡村道路。5.2铁路工程1、铁路的基本组成线路、路基、线路上部建筑2、高速铁路是指客运列车以超过200km/h的速度高速运行的铁路。5.3城市轻轨与地下铁道城市轻轨和地下铁道特点：1、线路多经过居民区，对噪声和振动的控制较严，除了对车辆结构采取减震措
8、施及修筑声障屏以外，对轨道结构也要求采取相应的措施。2、行车密度大，运营时间长，留给轨道的作业时间短，因而须采用较强的轨道部件，一般用混凝土道床等少维修轨道结构。3、一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路。为了减少泄漏电流的电解腐蚀，要求钢轨与基础间有较高的绝缘性能。4、曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小的多，一般为100m左右，因此要解决好曲线轨道构造问题。5.4机场工程1、机场分类：机场分为国际机场、干线机场和支线机场。2、机场的组成：主要由飞行区、旅客航站区、货运区、机务维修设施、供油设备、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区、生活区、辅助设施、后勤设施、后勤
9、保障设施、地面交通设施及机场空域等组成。5.5隧道工程隧道是指以某种用途，在地面以下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的断面积大于2m2的洞室。目前隧道除仍用于铁路、公路交通和水力发电、灌溉等水工隧洞外，也用于上下水道、输电线路等。六、桥梁工程6.1桥梁的分类1、按使用性质分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥。2、按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。3、按行车道位置分为上承式桥、下承式桥。按承重构建受力情况可分为梁桥、板桥、供桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥。4、按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥。5、按材料类型分为木桥、钢筋混凝土桥、预应力桥、钢桥。6.2桥梁工
10、程的总体规划和设计要点1、桥梁总体规划的基本内容包括：桥位的选定、桥梁总跨径及分孔方案的确定、选定桥型、决定桥梁的纵、横断面布置等。6.3桥梁的结构形式结构形式是通过它的受力来确定的桥梁的结构形式可分为以下几种：梁式桥、拱式桥、钢架桥、斜拉桥、悬索桥综合体系桥。6.4桥墩与桥台桥梁的支承结构为桥台与桥墩。桥台式桥梁两端桥头的支承结构，式道路与桥梁的连接点。桥墩式多跨桥的中间支承结构，桥台和桥墩式由帽、台身和基础组成。6.5桥梁的基础1、桥梁的基础承担着桥墩、桥跨结构的全部重量以及桥上的可变荷载。2、桥梁基础的类型有刚性扩大基础、桩基础和沉井基础等。6.6桥梁技术的发展方向1、大跨度桥梁向更长、
11、更大、更柔的方向发展2、新材料的开发和应用3、设计阶段的发展4、大型深水基础工程5、自动监测和管理6、重视桥梁美学及环保、注重功能拓展七、港口工程7.1港口分类1、按所在位置可分为海岸港、河口港和内河港、海岸港和河口港的统称为海港。2、按用途可分为商港、军港、渔港、工业港和避风港。3、按成因可分为天然港和人工港。7.2港口规划与布置1、港口由水域和路域两大部分组成。水域包括进港航道、港池和锚地。2、规划是港口建设的重要前期工作。规划分为选址可行性研究和工程可行性研究两个阶段。3、港口布置必须遵循统筹安排、合理布局、远近结合、分期建设等原则。7.3码头建筑码头式供船舶系靠、装卸货物或上下旅客的建
12、筑物的总称，它是港口中主要水工建筑物之一。1、 码头的布置形式顺岸式、突堤式、挖入式2、 码头按其前沿的横断面外形分为直立式、斜坡式、半直式和半斜坡式7.4防波堤防波堤的主要功能式为港口提供掩护条件，阻止波浪和漂沙进入港内，保持港内水面的平稳和所需要的水深，并兼有防沙、防冰的作用。1、防波堤的类型：斜坡式防波堤、直立式防波堤、混合式防波堤、透空式防波堤、浮式防波堤、喷气消波设备。7.5护岸建筑护岸的方法可分为两类：直接护岸（利用护岸坡和护岸墙等加固天然岸边，抵抗侵蚀）、间接护岸（利用在沿岸建筑的丁坝或潜堤，促使岸摊前发生淤积，以形成稳定的新岸堤）八、地下工程8.1地下工业建筑地下建筑：地下水电
13、站、核电站、地下厂房、地下垃圾焚烧厂等8.2地下民用建筑地下民用建筑的积极作用：有效利用地下空间，改善城市交通、地下街与商业开发相结合，活跃了市场，繁荣了城市经济、改善了城市环境、为人类生存拓展了空间、节省城市占地、节约了能源。8.3开发与利用地下空间合理开发和利用地下空间式解决城市有限土地资源和改善城市生态环境的有效途径。向地下要土地、要空间，已经成为城市发展的必然趋势，并成为衡量城市现代化的重要标志。九、水利水电工程9.1农田水利工程农田水利工程主要包括灌溉工程和排涝工程，以解决农田的灌溉和排涝以及土壤的改良工作。1、灌溉方法：地面灌溉、喷灌、滴灌、微灌。2、取水工程无坝取水、有坝取水、抽
14、水取水、水库取水。9.2水电工程1、水电工程的发展类型坝式水电站、河床式水电站、引水式水电站、抽水式水电站、潮汐电站。9.3防洪工程防洪包括防御洪水危害人类的对策、措施和方法。它是水力科学的一个分支，主要研究对象包括洪水自然规律，河道、洪泛区状况及其演变。防洪工作的基本初步设计经批准后，做好施工前的各项准备工作。ll 建设实施，根据工程进度，做好生产准备。项目按批准的设计内容建成，竣工验收合格后，正式投产，交付生产使用。ll 生产运营一段时间后，进行项目评价。建设法规：1、建设行政法规2、建设民事法规3、建设技术法规12.2工程项目管理工程项目管理式指从事工程项目管理的企业受业主委托，按照合同
15、约定，代表业主对工程项目的组织实施进行全过程或若干阶段的管理和服务。12.3工程项目的招标工程项目的招标是指项目建设单位将建设项目的内容和要求以文件形式标明，招引项目承包单位来报价，经比较选择理想的承包单位并达成协议活动。12.4建设监理工程建设的中心任务式工程质量的控制、工程投资控制和建设工期控制。工程建设监理的依据：根据建筑法和建设监理的有关规定。十三、土木工程的防灾与减灾13.1工程灾害与防灾最常发生的工程灾害有：地震、风灾和地质灾害。千百年来人类都在和自然作斗争，在工程建设中也不免会遇到这些自然灾害，虽然我们能以克服来自自然的灾害，但我们可以在工程设计、施工、管理、应用中做到尽可能地避
16、免人为灾害。13.2工程结构的检测鉴定与加固1、检测程序：检测任务委托、调查、编制检测方案、现场检测、发出检测报告、进行鉴定评级和出具鉴定报告。2、工程加固和改造的原因：使用荷载增加、抗震加固、结构损害、纠正设计或施工失误、历史性建筑的保护。3、混泥土结构加固方法：扩大截面法、粘钢过外贴碳纤维加固、外包钢加固法、预应力加固法。4、钢结构加固方法主要有：改变结构计算图形、加大构件截图、加强连接法。十四、数字化技术再土木工程中的应用虽然，我国土木工程已取得了长足的进步发展，但是我们必须正视现状,增强调整的紧迫感，现阶段主要问题有：布局趋同分散；规模发展滞后；专业水平偏低；效益提高不快等。我们必须科
17、学决策,明确需调整的内容，审时度势,落实调整的举措：抢抓市场,搞好调整扩份额；分类促进,加快调整壮规模；依托科技,提高调整含“技”量；依托科技,提高调整含“技”量。 随着计算机与通信业的不断发展，土木工程与信息产业的结合，将会使得土木工程的各领域、土木工程将获得新的发展。一十五、土木工程师设计方法土木工程师应满足的要求1、接受良好的土木工程学科和相关学科的教育，并训练有素。2、对其他学科具备一定的知识3、不断地参与土木工程有关最新技术和知识的各种活动。4、很好的交际能力。设计的过程1、所设计的结构要适合其使用目的2、结构式持久使用的3、项目在预算的范围内4、项目在预定的时间内完成土木工程师必须
18、考虑的1、建设施工方法和方式2、所用材料的类型3、所用材料的数量4、所用材料的质量5、对材料的特殊要求和施工的特殊要求6、施工工地的环境与条件建筑工程建造一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段，需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑设备、工程机械、建筑经济等学科和施工技术、施工组织等领域的知识 ，以及电子计算机和力学测试等技术。因而土木工程是一门范围广阔的综合性学科。在建筑过程中，建筑工程施工是和与建筑力学，建筑材料同样重要的一个环节。建筑施工是将设计者的思想，意图及构思转化为现实的过程，从古代的穴居巢处到现在的摩天大楼，从农村的乡间小
19、道到城市的高架道路都需要通过“施工”的手段来实现。一个工程的施工包括许多工种工程，诸如土方工程，桩基础工程，混凝土结构工程，钢机构工程，结构吊装工程，防水工程等，各个工种工程都有自己的规律，都需要根据不同的施工对象及施工环境条件采用相应的施工技术，在土建施工的同时，需要与有关的水电，风暖及其他设备组成一个整体，各工程之间合理的组织与协调，更好的发挥投资的效益。土木工程施工在发挥效益的同时，还要严格按照国家颁发的有关施工技术规范，从而进一步提高我国的施工水平，保证施工质量，降低工程成本。1.1基本构件建筑物的基本构件可以分为板、梁、柱、拱。1.1.1板1、板是指平面尺寸较大而厚度较小的弯曲构件，
20、通常水平放置，但有时也斜向设置或竖向设置。板在建筑工程中一般应用于楼板、屋面板、基础板、墙板等。2、板按受力形式可分为单向板和双向板。1.1.2梁1、按截面形式分：矩形梁、T形梁、倒T形梁、L形梁、Z形梁、槽形梁、箱形梁、空腹梁、叠合梁等。2、按支承方式分：简支梁、连续梁、悬臂梁。1.1.3柱定义：柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构件。1.1.4拱定义：为曲线结构，主要承受轴向压力。1.2单层与多层建筑1.2.1单层建筑按使用目的可分为民用单层建筑和单层工业厂房。（单层工业厂房）1.2.2大跨度建筑定义：跨度结构是指跨度大于60m的建筑。它常用于展览馆、体育馆、飞机机库等，
21、其结构体系有很多种，如网架结构、网壳结构、悬索结构、悬吊结构、索膜结构、充气结构、薄壳结构、应力蒙皮结构等。（蒙特利尔短程线型双层网壳） 1.2.3高层建筑定义：我国以24m为界限，低于24m称为多层建筑。1、多层结构主要应用于居民住宅、商场、办公楼、旅馆等建筑，常用的结构形式为混合结构、框架结构。一般由基础、墙或柱、楼地层及地坪、楼梯、屋顶、门窗等六部分组成。2、框架结构是指由梁和柱刚性连接而成骨架的结构。框架结构的有点是强度高、自重轻、整体性和抗震性能好。因其采用梁柱承重，因此建筑布置灵活，可获得较大的空间使用，使用广泛，主要应用于多层工业厂房、仓库、商场、办公楼等建筑。1.3高层建筑高层
22、建筑首先从美国兴起。1883年在芝加哥建造了第一幢砖石自承重和钢框架机构的，高11层的保险公司大楼。随着人口向大城市集中，随着城市用地的日趋紧张，以及电梯的发明和应用，结构理论的突破，新型材料的不断问世，高层建筑开始大量出现，且建筑规模越来越大，建筑高度越来越高。1913年在纽约建成了高52层的伍尔沃思大楼，1913年在纽约建成了高102层，381米的帝国大厦。但是尽管当时已经采用了先进的钢框结构和劲性钢混凝土材料，都尚未创造出与新的建筑类型相适应的造型形式，人们造型观念还徘徊在中世纪高直建筑的形式中，因而新的结构类型被传统的造型形式所包裹，结构和造型为开始真正结合。现代高楼更是群起林立，如：
23、迪拜的迪拜塔（818米） 香港中国银行大厦（高368.5米），芝加哥西尔斯大厦（高443米），芝加哥汉考克大厦（高344米），“东方明珠”（高468米），上海金茂大厦（高420.5米）等。迪拜塔高818m 目前为全世界最高的建筑（项目由美国芝加哥公司的美国建筑师阿德里安史密斯（Adrian Smith）设计，韩国三星公司负责实施。建筑设计采用了一种具有挑战性的单式结构，由连为一体的管状多塔组成，具有太空时代风格的外形，基座周围采用了富有伊斯兰建筑风格的几何图形六瓣的沙漠之花。迪拜塔加上周边的配套项目，总投资超70亿美元。迪拜塔37层以下是一家酒店，45层至108层则作为公寓。第123层将是一个
24、观景台，站在上面可俯瞰整个迪拜市。建筑内有1000套豪华公寓，周边配套项目包括：龙城、迪拜MALL及配套的酒店、住宅、公寓、商务中心等项目。）1.4特种结构定义：特种结构是指具有特种用途的工程结构，包括高耸结构、海洋工程结构、管道结构、容器结构和核电站结构等。1、 烟囱它是工业中常用的构筑物，是把烟气排入高空的高耸结构，能改善燃烧的条件，减少烟气对环境的污染。烟囱按建筑材料可分为砖烟囱、钢筋混泥土烟囱和钢烟囱三类。2、 水塔水塔是储水和配水的高耸结构，是给水工程中常用的构筑物，用来保持和调节水管网中的水量和水压。水塔由水箱、塔身和基础三部分组成。水塔按建筑材料分为钢筋混泥土水塔、钢水塔、砖石塔
25、身与钢筋混泥土水箱组合的水塔。3、 水池水池同水塔一样用于储水。水池多建造在地面和地下。水池按材料分为钢水池、钢筋混泥土水池、钢丝网水泥水池、砖水池等。4、 筒仓筒仓是贮存粒状和粉状散物体的立式容器，可作为生产企业调节和短期贮存生产用的附属设施，也可作为长期贮存粮食的仓库。根据所用的材料，筒仓可做成钢筋混泥土筒仓、钢筒仓和砖砌筒仓。5、 核电站核电站是我们21世纪的新型能源，它是科技与一个国家实力的结晶。是我们未来能源的希望。1.5未来展望l 1、2001年2013年，建筑业的新黄金时期2、2014年2040年，修道院式和生态艺术ll 3、2041年2055年，怀旧风格与高科技建材4、2056
26、年2070年，出现带穹顶的城市l5、2071年以后，动态建筑时期l学习体会通过这些天对土木工程概论的学习，我已经对土木有了较深的了解。土木工程概论课，让我对土木工程的认识从无到有，由浅入深。虽然本书的生活在这世界上，是一时一刻也离不开我们土木工程的!其中“住”的问题是直接的，不论是原始的简陋的民宅，还是如今的高层住宅建筑，有凝聚着工程 师们的智慧和汗水。而“食、衣、行”也都直接或间接的与我们土木工程密切联系着。食品厂、纺织厂、道路、桥梁、供水设施等等都在流露着土木工程这门科学的魅力。这些才只是土木工程表面上的东西，涵在其里的是这门科学不 仅要解决人们基本的物质上的需求，还要给人们以精神上的美的
27、享受，同时还 要实现人力、物力、财力上的最省；达到结构、用料上的最优组合，并保障人们生命财产的安全。土木工程，上至新石器时代，下至今，在人们的生活中起着不可估量的作用，从原来的仅仅是御寒，到现在的追求舒适美观，土木工程的产物式样越来越多，造型越来越别致美观，功能也越来越齐全。随着经济社会的不断发展，土木工程的作用越来越突出，土木工程技术的进步也越来越快，为了适应这个形式我们必须具有更多的知识，更多的适应社会发展的前沿知识。在当今世界，我们土木工程的作品遍布世界各地，如著名的悉尼歌剧院，吉隆坡的石油双塔大厦，上海的环球金融中心，等等。原来美丽的地球在土木工程师的装扮下又增添了一道道亮丽的美观的色
28、彩，和着大自然原本的特色构成了一个美丽的崭新的五彩世界。当我看到那座座闻名世界的高层建筑时，当土木工程师的理想就会再给我一次动力，穿过时间的隧道，我似乎看到了自己设计的建筑威严的屹立于天地之间。我也想在自己的工作生涯中为世界的画面添上自己亮丽的一面，当然这并不是我一时念头，而是经过土木工程这一阶段的学习深刻认识到的，自己应该为自己伟大的事业添上具有自己特色的一笔。这专业有很大的发展空间，特别在发展中的中国。改革开放的中国，建设是必须的，它需要源源不断具有建筑专业知识的人才，而我们正处于这个领域之内!我这时才深刻的认识到我的初始认识是多么的荒谬啊，我学的专业是神圣的，而不是无出路。从古至今伟大建筑无不一笔一笔书写着“土木工程”光辉悠久的历史。正是这一切的一切把我们带入这拥有七千多年历史的广阔天空，土木工程紧随人类发展的脚步，我将会用我学得的知识和自己的满腔热情在这片天空中翱翔，创造出一番自己的事业!我知道通过对土木工程概论的学习我找到了自己的努力方向，今后我会在土木这条路上继续走下去并且走好。我会用我的努力来实现我的理想。做一名合格的土木工程工作者。
