1、7. 隧道工程及地下工程 8. 其他土木工程 土木工程設計及施工 10.土木工程新領域及發(fā)展前景,本課程的主要內(nèi)容,緒論 土木工程材料 基礎工程 建筑工程 交通土建工程 橋梁工程,化學工業(yè)出版社,緒 論,土木工程的內(nèi)涵及特點 土木工程發(fā)展歷史與展望,第一章,化學工業(yè)出版社,1.1 土木工程和土木工程專業(yè),1. 土木工程概念,土木工程是指建造各類工程設施的科學、技術和工程的總稱。,土木工程的含義可從兩方面去理解：,一層含義是指與人類生活、生產(chǎn)活動有關的各類工程設施；,建筑工程,道路工程,鐵路工程,1.1 土木工程內(nèi)涵及特點,橋梁工程,土木工程另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地

2、上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。,1.1 土木工程內(nèi)涵及特點,2. 土木工程需要解決的問題,為人類活動需要（既有物質方面的也有精神方面的）提供功能良好、舒適美觀的空間和通道，同時還表現(xiàn)為防水患、興水利以及環(huán)境治理等方面。這是土木工程的根本目的和出發(fā)點；,抵御自然災害或人為作用力。前者如地震、風災、水災等作用，后者如工程振動、人為破壞等；,充分發(fā)揮材料的作用。因為材料問題是建造土木工程的根本條件；,通過有效的技術途徑和組織手段，利用各個時期社會能夠提供的物質設備條件，“好、快、省”地組織人力、財力、物力，把社會所需要的工程設施建造成功，付諸使用。,1.1 土木工程內(nèi)涵及特點,為解決以上

3、四個方面的問題需要進行的土木工程活動包括兩個方面： 技術方面：勘察、測量、設計、施工、監(jiān)理等； 管理方面：制訂政策和法規(guī)、企業(yè)管理、項目管理、施工組織、物業(yè)管理等。,1.1 土木工程內(nèi)涵及特點,3.土木工程的特點, 社會性,隨社會不同歷史時期的科學技術和管理水平而發(fā)展。, 綜合性,土木工程是運用多種工程技術，進行勘測、設計施工工作的成果。, 實踐性,由于影響土木工程的因素錯綜復雜，使土木工程對實踐的依賴性很強。, 技術、經(jīng)濟和藝術的統(tǒng)一性,土木工程是為人類需要服務的，它必然是每個歷史時期技術、經(jīng)濟、藝術統(tǒng)一的見證。,1.1 土木工程內(nèi)涵及特點,發(fā)展土木工程的根本因素是培養(yǎng)大批掌握土木工程科學技

4、術，懂得土木工程基本屬性，具有能解決上述四方面的問題的人才。土木工程專業(yè)就是為培養(yǎng)這類人才所設置的學業(yè)門類。,4. 關于 土木工程專業(yè),土木工程專業(yè)的設置：一是高等學校（包括普通高等學校、高等?？茖W校、高等職業(yè)技術學校），培養(yǎng)的是未來的土木工程師；二是中等?？茖W校，培養(yǎng)的是未來的土木工程技術員。,中華人民共和國教育部高等教育司1998.8頒布的普通高等學校本科專業(yè)目錄，正式規(guī)定我國土建類專業(yè)有五個，分別是土木工程、建筑學、城市規(guī)劃、建筑環(huán)境與設備工程、給水排水工程。土木工程專業(yè)的代號是080703。它覆蓋了過去的礦井建設、建筑工程、城鎮(zhèn)建設、交通土建工程。,1.1 土木工程內(nèi)涵及特點,中華人民

5、共和國教育部高等教育司1998.8頒布的普通高等學校本科專業(yè)目錄，正式規(guī)定我國土建類專業(yè)有五個，分別是土木工程、建筑學、城市規(guī)劃、建筑環(huán)境與設備工程、給水排水工程。土木工程專業(yè)的代號是080703。它覆蓋了過去的礦井建設、建筑工程、城鎮(zhèn)建設、交通土建工程。,1.1 土木工程內(nèi)涵及特點, 古代土木工程,時間跨度長。大致從新石器時代（約公元前5000年起開始至17世紀中葉)。,具有代表性的工程有：,古羅馬斗獸場農(nóng)神廟,埃及帝王陵墓建筑群 吉薩金字塔群。,1.2 土木工程發(fā)展歷史與展望,建于公元前27002600年，其中以古王國第四王朝法老胡夫的金字塔最大。塔基呈方形，邊長約230.5m，高約146

6、m，用230余萬塊巨石砌成。,北京故宮太和殿。建于明永樂18年，（1420年）是故宮最壯觀的建筑，也是我國現(xiàn)存最大的木構殿堂。,公元532537年間建造在君士坦丁堡（今土耳其伊斯坦布爾）的索菲亞大教堂。該教堂為磚砌穹頂（圓形球殼），直徑30余米，穹頂高50余米，穹頂支承在大跨磚拱和用巨石砌筑的巨型柱（截面約7m10m）上。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,趙州橋,隋代趙州安濟橋，又稱趙州橋。橋為敞肩圓弧石拱，拱券并列28道，凈跨37.02米，矢高7.23米，上狹下寬總寬9米。主拱券等厚1.03米，主拱券上有護拱石。在主拱券上兩側，各開兩個凈跨分別為3.8米和2.85米的小拱，以瀉泄洪水，減輕自重

7、。橋面呈弧形，橋始建于隋開皇十五年(公元595年），完工于隋大業(yè)元年(公元605年），距今已有1406年。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,山西應縣木塔，建于公元1056年，塔高67.3m，八角形，底層直徑30.27m。該塔共9層，是我國保存至今的唯一木塔，也是現(xiàn)存的最高的木結構之一。它雖經(jīng)多次大地震仍完整無損，足以證明我國歷史上木結構的輝煌成就。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,意大利比薩大教堂建于公元11到12世紀，系一組由教堂（10631118）、洗禮堂（1153）、鐘塔（11741350）組成的建筑群。, 近代土木工程,近代土木工程的時間跨度為從17世紀中葉至20世紀中葉的300年間。,主

8、要特征是：,力學和結構理論作指導 磚、瓦、木、石等建筑材料廣泛使用；混凝土、鋼材、鋼筋砼以及早期的預應力砼得到發(fā)展。 施工技術進步很大,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,該歷史時期，土木工程在理論、材料、施工領域出現(xiàn)的具有重大意義大事有：,意大利科學家伽利略在1638年出版的著作關于兩門新科學的談話和數(shù)學證明中論述了建筑材料的力學性質和梁的強度，首先用公式表達了梁的設計理論。 英國科學家牛頓在1687年總結了力學三大定律，它們是土木工程設計理論的基礎。 瑞士數(shù)學家歐拉在1744年出版的曲線的變分法建立了柱的壓屈理論，為分析土木工程結構物的穩(wěn)定問題奠定了基礎。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,1825

9、年納維建立了土木工程中結構設計的容許應力法；19世紀末里特爾等人提出了極限平衡的概念。這為土木工程的結構理論分析打下了基礎。 1824年英國人阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權，1850年開始生產(chǎn)。20世紀初，有人發(fā)表了水灰比等學說，才初步奠定了混凝土強度的理論基礎。 1859年發(fā)明了貝塞麥轉爐煉鋼法，使鋼材得以大量生產(chǎn)，并廣泛應用于土木工程。 1867年法國人莫尼埃用鐵絲加固混凝土制成花盆，并推廣到工程中，建造了一座蓄水池，這是應用鋼筋砼的開端。1875年，他主持建造了第一座長16m的鋼筋砼橋。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,金門大橋為跨越舊金山海灣的懸索橋，橋跨1280m，是世界上第一座單跨

10、超過千米的大橋，橋頭塔架高277m。主纜直徑1.125m，由27512根鋼絲組成，其中每452根鋼絲組成1股，由61股再組成主纜索，索重11000t左右。錨固纜索的兩岸錨錠為混凝土巨大塊體，北岸混凝土錨錠重量為130000t，南岸的小一些，也達50000t。帝國大廈共102層，高378m，鋼骨架總重超過50000t，內(nèi)裝67部電梯。這建筑高度保持世界紀錄達40年之久。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,1886年美國人杰克遜首先應用預應力混凝土制作建筑配件，后又制作樓板。1930年法國工程師弗涅希內(nèi)將高強度鋼絲用于混凝土。,土木工程在鐵路、公路、橋梁建設中得到了大規(guī)模發(fā)展；,1825年在英國人斯蒂

11、芬森在英格蘭北部斯托克頓和達靈頓之間修筑了世界第一條長21km的鐵路，1863年在倫敦又建造了世界第一條地下鐵道。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,該橋位于泰晤士河口，是倫敦的標志性建筑。1894年6月30日對公眾開放。該橋將倫敦南北區(qū)連接成整體，河心建有兩墩，相距76m，墩上建有高聳的方形尖塔，在兩塔間建成一跨雙層兩用橋。下層是活動橋，6車道橋面，可通行萬噸海輪；上層（高出水面43m處）為固定的人行橋。橋塔內(nèi)設樓梯上下，內(nèi)設博物館、展覽廳、商店、酒吧等。登塔遠眺，可盡情欣賞泰晤士河上下游十里風光。,下層是活動橋,上層是人行橋,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,1931- 1942年，德國率先修筑了

12、長達3860km的高速公路網(wǎng)。,1906年美國舊金山大地震，1923年日本關東大地震，這些自然災害推動了結構動力學和工程抗震技術的發(fā)展。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述, 現(xiàn)代土木工程,時間跨度為20世紀中葉第二次世界大戰(zhàn)結束后至今。其特點表現(xiàn)為：,1.土木工程功能化,即土木工程日益同它的使用功能或生產(chǎn)工藝緊密結合。,公共和住宅建筑物要求建筑、結構、給水排水、采暖、通風、供燃氣、供電等現(xiàn)代技術設備結合成整體。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,2. 城市建設立體化,20世紀中葉以來，城市建設有三個趨向：,高層建筑的大量興起,由于城市人口大量積聚，密度猛增，用房緊張，地價昂貴，建筑物向空間發(fā)展。美國的

13、高層建筑最多，高度在160200m的就有100多幢。近10年來，我國、馬來西亞、新加坡等東南亞國家的高層建筑有很大發(fā)展。,馬來西亞石油雙塔大廈。目前世界最高，450m。,上海金茂大廈421m高，88層,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,地下工程高速發(fā)展。如地下鐵道、商業(yè)街、停車庫、體育館、影劇院、工業(yè)廠房、地下倉庫等。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,城市高架公路、立交橋大量涌現(xiàn)。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,3. 交通運輸高速化,其標志是：,高速公路的大規(guī)模修建。據(jù)不完全統(tǒng)計，至1993年底，全世界有50多個國家和地區(qū)擁有高速公路，其中有近20個國家和地區(qū)擁有1000km以上。,1.2 土木工程

14、發(fā)展歷史簡述,鐵路電氣化的形成和大量發(fā)展,1964年10月世界鐵路運營史第一塊高速金牌在日本誕生，時速為210km。1994年12月22日，我國第一條準高速鐵路 廣深高速鐵路建成通車，時速為160km。規(guī)劃中的我國第一條高速鐵路 京滬高速鐵路，全長約1300km，實施全封閉、全立交，為客運專線，設計時速為300km。,1.2 土木工程發(fā)展歷史簡述,長距離的海底隧道的出現(xiàn),如日本越過津輕海峽連接本州（青森）與北海道（函館）的青函海底隧道長達53.85km，是世界最長的海底隧道。1990年貫通的英法海峽隧道長50.5km。,土木工程的功能化、城市建設的立體化、交通運輸?shù)母咚倩厝皇沟脴嫵赏聊竟こ痰娜齻€要素：材料、施工、理論出現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢：,建筑材料的輕質高強化 其中發(fā)展迅速的是普通混凝土向輕骨料混凝土、加氣混凝土和高性能混凝土方向發(fā)展?？箟簭姸扔?2040Mpa 提高到60100Mpa。一批輕質高強材料如鋁合金、建筑塑料、玻璃鋼也得到迅速發(fā)展