土木概论3
《土木工程概论》重点考点归纳总结(详细版)
《土木工程概论》重点考点归纳总结（详细版）第一章绪论1．（1）我国古代建筑的特点：木结构占主导地位（2）土木工程建设的含义：土木工程是指建造各类工程设施的科学技术的总称。
它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修的等技术活动；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、科学研究服务的各种工程设施。
（3）土木工程的内涵：土木工程在英语里称为Civil Engineering，译为“民用工程”。
它的原意是与“军事工程”（ Military Engineering）相对应的。
在英语中，历史上土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于Civil Engineering，因为它们都具有民用性。
后来，随着工程技术的发展，机械、电气、化工都已逐渐形成独立的学科，Civil Engineering就成为土木工程的专用名词。
2．（1）土木工程基本属性1）综合性2）社会性3）实践性4）技术上、经济上和建筑艺术上的统一性2）现代土木工程的特点1）土木工程功能化2）城市建设立体化3）交通运输高速化3．简单应用：无4．综合应用：无第二章土木工程主要类型1．（1）钢筋混凝土楼盖按施工方法的分类分为现浇整体式楼盖和装配式楼盖。
（2）常见网架节点的种类网架的节点构件有焊接球节点和螺栓球节点两种。
焊接球节点有焊接钢板节点和焊接空心球节点。
（3）路面的排水坡度要求为了排水，路面及路肩应做一定的坡度，i1及i2。
它随路面的平整度而异，如混凝土路面i1为1%～1.5%；沥青路面i1为1.5%～2.5%；i2一般较i1大1%～2%。
（4）土木工程的主要类型：建筑工程、桥梁工程、公路与道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口城、海洋工程、给水及排水工程和环境工程等。
2．（1）房屋工程的分类房屋工程按其层数分，有单层、多层、高层、超高层。
房屋工程按其材料分，则有砌体结构的、木结构的、混凝土结构的、钢结构和混合结构的。
土木工程概论习题答案
土木工程概论习题第一章绪论1.1土木工程概论课程的任务1、简述土木工程的概念及其包含的内容。
答：概念：土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它即指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘探设计、施工、保养、维修等技术。
包含的内容：基础工程、房屋建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、港口工程、地下工程、水利水电工程。
1.2土木工程发展历史概述1、简述古代土木工程的特点。
答：没有系统的设计理论，主要依靠经验2、简述近代土木工程的特点。
答：（1）、有了比较系统的设计理论，如1683年意大利学者伽利略发表了“关于两门新科学的对话”，首次用公式表达了梁的设计理论；1687年牛顿总结出力学三大定律，为土木工程奠定了力学分析基础；1825年，法国的纳维于1825年建立了土木工程中结构设计的容许应力法。
（2）、从材料方面讲，1824年波特兰水泥发明；1867年钢筋混凝土开始应用于土木工程；1859年转炉法炼钢发明3、简述现代土木工程的特点。
答：（1）、功能要求多样化：由于电子技术，精密机械，生物基因工程，航空航天等高技术工业的发展，许多工业建筑提出了恒湿、恒温、防微震、防腐蚀、防辐射、防磁、无微尘等要求，并向跨度大、分隔灵活、工厂花园化的方向发展。
（2）、城市建设立体化：经济发展、人口增多，造成城市用地紧张、交通拥挤。
（3）、交通工程快速化：市场经济要求运输系统快速、高效，现代化技术的进步提供了条件。
（4）、工程设施大型化1.2土木工程的未来1、目前土木工程面临的形势有哪些？答：（1）、世界正经历工业革命以来的有一次重大变革，这便是信息（包括计算机、通信、网络等）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，月球上已经留下了人类的足迹，对火星及太阳系内外星空的探索已取得了巨大进步。
（3）、地球上居住人口激增，目前世界人口已经达60亿，预计21世纪末，人口要接近百亿。
《土木工程概论说》课件
03 土木工程分类
建筑工程
总结词
建筑工程是土木工程中涉及房屋和建筑物的设计和建设的领域。
详细描述
建筑工程主要研究如何设计、建造和维护各种建筑物，包括住宅、办公楼、工 厂、商场等。它涉及到建筑物的结构、材料、环境、安全等方面的知识。
道路与桥梁工程
总结词
道路与桥梁工程是土木工程中涉及道路和桥梁的设计和建设 的领域。
《土木工程概论》PPT课件
contents
目录
• 土木工程概述 • 土木工程基础 • 土木工程分类 • 土木工程案例分析 • 土木工程的未来发展
01 土木工程概述
土木工程定义
01
02
03
土木工程定义
土木工程是研究利用和改 造自然环境，为人类社会 提供安全、适用、经济的 建筑工程的学科。
土木工程涉及领域
详细描述
南京长江大桥是中国自行设计和建造的第一座现代化大桥，主桥为三跨连续钢桁梁桥，采用富有中国特色的建筑 结构形式，主跨160米，桥面宽22.5米，采用钢正交异性板桥面，中孔跨度160米，两边孔各为90米。
大跨度桥梁案例
总结词
规模宏大、影响深远
详细描述
港珠澳大桥是中国境内一座连接香港、广东珠海和澳门的桥隧工程，位于中国广东省珠江口伶仃洋海 域内，为珠江三角洲地区环线高速公路南环段。
环境保护与可持续发展
现代土木工程注重环境保护和可持续 发展，如绿色建筑、生态修复等，促 进人与自然和谐共生。
02 土木工程基础
建筑材料
建筑材料分类
根据用途、功能和特性，将建筑材料 分为混凝土、钢材、木材、石材等。
材料选择
根据工程需求和环境条件，选择合适 的建筑材料，确保工程质量和安全。
土木工程概论（习题与解答）
土木工程概论（习题与解答）《土木工程概论》习题与解答第一章绪论习题1、土木工程的定义是什么？2、土木工程包括哪些方面？3、土木工程经历了那几个发展阶段，大约起止时间是何时？4、古代土木工程的主要结构形式是什么？5、近代土木工程的特点是什么？6、土木工程的未来发展方向是什么？解答1、土木工程的定义是什么？答：土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。
2、土木工程包括哪些方面？答：土木工程包括建筑物基础工程、建筑工程、交通土建工程、桥梁工程、港口工程、地下工程、水利水电工程、给水排水工程。
3、土木工程经历了那几个发展阶段，大约起止时间是何时？答：土木工程经历了古代、近代、现代三个阶段。
古代土木工程：约公元前5000年—17世纪中叶；近代土木工程：17世纪中叶～第二次世界大战前后；现代土木工程：20世纪中叶至今。
4、古代土木工程的主要结构形式是什么？答：木结构、砖结构、石结构、混合结构。
5、近代土木工程的特点是什么？答：材料：由木材、石料、砖、瓦为主，到开始并日益广泛使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土。
理论：材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，保证了工程结构的安全和人力物力的节约。
施工与机械：不断出现新的工艺和新的机械。
施工技术进步，建造规模扩大，营造速度加快。
6、土木工程的未来发展方向是什么？答：1、适应新的功能；2、研究新的材料；3、向新的空间开拓；4、设计向精确化、自动化发展；5、施工信息化、设备不断更新。
第二章土木工程材料习题1、标准粘土砖的尺寸是多少？2、我国是否还允许生产粘土砖？3、砖按生产工艺分为哪两类？4、多孔砖与空心砖的孔洞率分别大于多少？5、粒径大于多少的岩石颗粒称为石子？6、色石渣主要由哪些石材破碎而成？7、什么叫胶凝材料？石灰、石膏、水泥属于气硬性或水硬性胶凝材料？8、直径小于多少的钢筋称钢丝？9、土木工程三大基础材料是什么？10、通用水泥通常分为哪几种？11、说明水泥初凝、终凝、凝结、硬化的含义。
土木工程概论知识点
土木工程概论知识点土木工程（Civil Engineering）是一门研究和应用土木工程学科原理和技术的学科。
它涵盖了城市规划、结构工程、地质工程、交通工程、水利工程等多个领域。
以下是土木工程概论的几个重要知识点。
1.基本原理和力学力学是土木工程的基础，包括静力学、动力学和力学性能等内容。
静力学研究物体平衡时的力和力矩关系，重要的概念包括平衡条件、受力分析和刚体转动等。
动力学研究物体在运动时的力和力学性能，如加速度、速度、位移等。
力学也涉及到材料力学，包括弹性力学、塑性力学和破坏力学等内容。
掌握力学知识对于设计和分析土木工程结构的稳定性和安全性至关重要。
2.结构工程结构工程是土木工程的一大分支，研究建筑物、桥梁、隧道等工程结构的设计、建造和维护等方面。
掌握结构分析、结构设计和结构施工的原理是结构工程的基础。
结构分析包括静力分析、动力分析和不确定性分析等内容。
结构设计涉及到结构材料的选择和尺寸计算等。
结构施工则需要了解施工工艺和施工方法等。
3.地理信息系统（GIS）地理信息系统是将地理空间信息与数据整合、分析和展示的技术系统。
在土木工程中，GIS可以用来分析和处理地理空间数据，如地形图、地下管线等。
利用GIS可以实现土地利用规划、道路交通规划和水资源管理等工作。
掌握GIS技术可以提高土木工程项目的规划和管理效率。
4.交通工程交通工程是研究交通规划、交通设计和交通管理等内容的学科。
交通工程涉及到道路、铁路、航空和水运等各个方面。
在交通工程中，需要掌握交通流理论、交通设施规划与设计和交通控制与管理等知识。
交通工程的目标是提高交通系统的效率和安全性，减少交通拥堵和事故发生率。
5.水利工程水利工程涵盖了水资源的开发利用、治理和保护等方面。
水利工程包括水库工程、水电工程、河流治理和水环境保护等内容。
水利工程需要掌握水文学、水力学和水资源规划等知识。
水利工程旨在提供安全可靠的供水和排水系统，保护水资源和水环境。
土木工程概论-正文
第一章绪论第一节土木工程的定义、特点与作用一、土木工程的定义土木工程 在国务院学位委员会的学科简介中,被定义为 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(建在地上㊁地下㊁水中的各种工程设施),也指工程建设所应用的材料㊁设备和所进行的勘测㊁设计㊁施工㊁保养㊁维修等技术 ㊂从该定义看出,土木工程具有以下的三层含义㊂第一层,土木工程是指各类工程设施,即工程建设的对象㊂工程设施的范围非常广泛,既包含建造在地上或地下㊁陆上或水中,直接或间接为人类生活㊁生产㊁工作㊁科研㊁国防服务的各种工程设施,又包含运河㊁水库㊁大坝㊁水渠等水利工程设施㊂如房屋建筑工程㊁道路工程㊁铁路工程㊁管道运输工程㊁隧道工程㊁桥梁工程㊁运河工程㊁堤坝工程㊁港口工程㊁电站与输变电站工程㊁飞机场工程㊁海洋平台工程㊁给水排水工程㊁防灾减灾工程㊁防护工程等㊂第二层,土木工程是指工程建设所需的工程材料和工程机械设备㊂其中,工程机械设备既包括生产土木工程材料的生产机械,也包括土木工程建设过程中的施工机械㊂第三层,土木工程是指一门学科㊂这既指勘察㊁测绘㊁规划㊁设计等科学技术活动,也指施工㊁维护㊁维修㊁保养㊁改造㊁加固㊁运行管理等生产技术活动,还包括土木工程材料性能试验㊁工程结构性能试验㊁工程安全性检测等试验技术活动㊂土木工程是一个涉及面极广的普适性行业㊂土木工程的英文为C i v i l E n g i n e e r i n g,意为 民用工程 ,它的原意是与 军事工程 (M i l i t a r y E n g i n e e r i n g)相对应的,即指除了服务于战争设施以外的㊁一切为了生活和生产所需要的民用工程设施的总称,但后来,这个界定就不那么明确了㊂按照学科的划分,地下防护工程㊁航天发射塔架等设施也属于土木工程的范畴㊂目前,土木工程已发展出许多分支,如房屋建筑工程㊁铁路工程㊁道路工程㊁飞机场工程㊁桥梁工程㊁隧道及地下工程㊁特种工程结构㊁给水排水工程㊁城市供热供燃气工程㊁港口工程㊁水利工程等学科㊂其中,有些分支,如水利工程,由于自身工程对象的不断增多及专门科学技术的发展,已从土木工程中分化出来成为独立的学科体系,但是它们在很大程度上仍具有土木工程的共性㊂土木工程的要素和目的如图11所示㊂10 2 0二、土木工程的特点土木工程作为一门应用科学技术,具有以下几个基本属性㊂1.综合性建造一项工程一般要经过勘察㊁设计㊁施工和运行管理四个阶段,需要运用工程地质勘察㊁工程测量㊁土力学㊁工程力学㊁工程设计㊁建筑材料㊁建筑设备㊁工程机械㊁建筑经济㊁工程管理等多个学科的知识,因而土木工程是一门涉及学科范围众多的综合性学科㊂2.社会性土木工程的发展伴随着人类社会的进步和社会不同历史时期的科学技术㊁管理水平的提高而发展㊂它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济㊁文化㊁科学㊁技术发展的水平,因而土木工程也成为社会历史发展的见证之一㊂例如,远古时代,人们就开始修筑简陋的房舍㊁道路㊁桥梁和沟渠,以满足简单的生活和生产需要㊂后来,人们为了适应战争㊁生产㊁生活及宗教传播的需要,兴建了城池㊁运河㊁宫殿㊁寺庙及其他各种建筑物,如我国的长城㊁都江堰㊁京杭大运河(见图12)等㊂(a)京杭大运河实景图(b)地图上的大运河图12京杭大运河3.实践性影响土木工程的因素既多又错综复杂,因而土木工程是具有很强实践性的学科㊂在早期,土木工程是通过工程实践,总结成功的经验,尤其是吸取失败的教训发展起来的㊂从17世纪开始,以伽利略和牛顿开始研究的近代力学同土木工程实践结合起来,逐渐形成以材料力学㊁结构力学㊁流体力学㊁土力学㊁岩体力学等作为力学理论框架的应用学科㊂这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学㊂在土木工程的发展过程中,工程实践经验常先行于理论,工程事故常显示出未能预见的新因素,触发新理论的研究和发展㊂从古至今,不少工程问题的处理,在很大程度上仍然依靠实践经验㊂4.技术、经济和艺术的统一性土木工程既然是为人类生活㊁生产和娱乐服务的,那么它必然与社会相应历史时期的技术㊁经济和艺术相协调㊁相统一㊂人们力求建造最经济的工程设施,用以满足使用者的各种3需求(包括审美要求)㊂而一项工程的经济性又和各项技术活动密切相关,如工程选址㊁总体规划㊁设计和施工技术等,这些都影响着工程建设的总投资㊁工程建成后的经济效益和使用期间的维修费用㊂5.建造过程的单项性土木工程一般按照建设单位的设计任务书和招标要求进行单项设计㊁单项施工,并且多数是在自然环境中建造㊂土木工程的建造周期较长,大自然和社会环境的风险较多,因而建造过程中的质量和安全问题十分重要㊂三、土木工程的地位与作用1.土木工程是关乎人类生存的基础性产业人类生存与生活离不开衣㊁食㊁住㊁行四件大事,而土木工程密切联系着每个人生活中的这四件事㊂(1)衣:纺纱㊁织布㊁制衣等均要在工厂内进行,这与土木工程间接有关㊂(2)食:打井取水(见图13),筑渠灌溉,建水库蓄水,建粮食加工厂㊁粮仓㊁冷库等,这都与土木工程间接有关㊂(3)住:人类的生活㊁生产离不开房屋建筑,这与土木工程直接有关㊂(4)行:铁路(见图14)㊁公路㊁机场㊁港口㊁码头㊁运河等交通工程设施离不开土木工程,这与土木工程直接有关㊂图13 坎儿井图14 铁路轨道2.土木工程是国民经济发展的带动性行业1)土木工程涉及行业众多土木工程的上游和下游企业很多,涉及多个部门,如冶金㊁建材㊁机械制造㊁运输等行业㊂土木工程物资消耗占全国总消耗量的比例分别为钢材25%㊁木材40%㊁水泥70%㊁玻璃76%㊁塑料25%㊁运输量28%㊂土木工程的发展带动了相关产业的发展和繁荣㊂图15 三峡大坝2)土木工程是挖掘和吸纳劳动力资源的重要平台土木工程属于劳动密集型产业,其容纳的就业人数占全社会劳动者人数的8%左右,是转移农村富余劳动力,解决就业问题的主要途径㊂同时土木工程的劳务输出是我国对外输出的重要方面㊂3)土木工程可以大幅度拉动国民经济增长政府扩大内需采取积极的财政政策时,重要的资金投向就是土木工程方面的基础建设㊂一些大型基本建设工程,投资非常巨大,如京九铁路全长超过2000k m ,预算投入超过400亿元;举世闻名的三峡工程(见图15),混凝土用量达2.643ˑ400107m3,总库容3.93ˑ1010m3,决算总投资超过2000亿元;京沪高铁工程㊁南水北调工程㊁西气东输工程㊁青藏铁路工程等的总投资均超过千亿元㊂4)土木工程能够吸收大量的消费资金当人民的生活水平提高到一定程度时,社会消费资金会有较大幅度的增加㊂这时,会出现三种情况:一是增加消费,使消费资金转化为生产资金,从而刺激生产,使经济向良性循环的方向发展;二是消费结构不合理,市场存在供不应求现象,这时消费资金的大幅增加会引起通货膨胀;三是储蓄资金增加,这对市场是潜在的压力,却不能通过市场机制用于生产,若处理不当则可能引起生产萎缩㊂如果后两种情况同时存在,问题就更为严重㊂许多国家的经验都表明,把社会消费资金(包括储蓄)吸引到住宅消费上来是一个两全其美的办法㊂一方面为社会消费资金提供了良好的出路,另一方面为土木工程提供了大量的生产资金,从而达到引导消费㊁调整消费结构,促进生产的效果㊂5)土木工程是国家实现经济宏观调控的重要方法土木工程对国民经济的发展有一定的调节作用,因此当国民经济处于萧条期时,可以通过扩大国家对公共事业的投资,如市政工程㊁高速公路等,使土木工程不衰落下去,这样也就刺激了与土木工程密切相关的行业的发展,从而引起对其他行业需求的螺旋式增长,使国民经济不出现经济萧条(或者可以缓解国民经济萧条的程度)㊂反之,当国民经济出现过热现象时,国家可通过压缩公共投资规模㊁取消对住宅消费的优惠政策等措施,抑制土木工程的发展,这样也就抑制了其他行业的发展,使国民经济走上稳定发展的轨道㊂我国实行的是社会主义市场经济,土木工程对国民经济的调节作用是通过扩大或压缩固定资产投资规模来实现的㊂例如,2008年由美国两房危机引发的全球金融海啸也波及我国,我国立即出台了4万亿的救市措施,其中60%属于基础设施和民生工程,这些都与土木工程有关㊂6)土木工程设施是国家财富的重要组成部分土木工程产值在国内生产总值中占有重要地位,能为社会创造新价值,为国家增加财富积累㊂长期以来,我国建筑业所创造的总产值和增加值,在社会总产值和国民生产总值中分别占到10%和6%左右的份额㊂土木工程创造的固定资产在固定资产形成总值中占有很大比重㊂据联合国统计,各国用于房屋建造的投资占国民经济生产总值的6%~12%㊂此外,土木工程也是政府财政收入的重要来源,其每年提供的税利额一般可占政府财政收入的10%~40%㊂7)土木工程是关系国计民生的支柱产业土木工程是国民经济的重要物质生产部门,是国民经济和社会发展的物质技术基础㊂土木工程建造的产品转给使用者之后,就形成了各种生产性和非生产性的固定资产㊂它是国民经济各物质生产部门和交通运输部门进行生产的手段,是人民生活的重要物质基础㊂美国和其他一些西方国家把土木工程与钢铁工业㊁汽车工业并列为国民经济的三大支柱,我国一直将土木工程与工业㊁农业㊁交通运输业㊁商业合称为五大物质生产部门,可见土木工程在国民经济中所占地位的重要㊂8)土木工程能够创收外汇,增加国家收入5土木工程走向国际承包市场,既能发展经济㊁扩大影响,又可以带动资本㊁技术㊁劳务㊁设备及商品输出创收外汇,这为国家的出口创汇工作起到不可磨灭的作用㊂3.土木工程在国防军事建设中的作用从古代最原始的军事工程,到当今现代化的军事建设,土木工程都一直发挥着相当重要的作用㊂特别是在军事防御方面,土木工程的作用更为突出㊂1)古代军事中土木工程的作用在冷兵器时代时,土木工程在军事防御过程中一直处于相当重要的位置㊂例如,我国长城(见图16)的修筑是为了抵御北方的游牧民族侵袭,从秦朝起一直到明朝,长城始终在军事防御上发挥着无可替代的作用㊂又如,在世界范围内,古代的城池多是以高高的城墙包围着城市,再以护城河围护着城墙,以抵御敌人的进攻(见图17)㊂毫不夸张地说,在冷兵器时代,土木工程的建设对于一个国家有着决定存亡的重要性㊂图16长城图17古代城堡2)近代军事中土木工程的作用在近代,土木工程在军事防御建设中的作用依然重要㊂如碉堡(见图18),其用砖㊁石㊁钢筋混凝土等建成,主要作用是防守㊂第二次世界大战(简称二代)时期,碉堡在德国作为避难所,在苏联作为储存场所,在日本和其他国家作为军事检查堡垒㊂在当今社会,碉堡可能已经失去了曾经在军事防御中的重要地位,但在某些领域依然具有重要的用途,如在恐怖袭击中作为避难所㊂又如防空洞(见图19),其能够有效保护人们的生命安全,减小敌军空袭带来的损失,因此,目前几乎所有的城市中高楼大厦下面都有防空洞㊂图18英国二战时的碉堡图19西柏坡防空洞3)当代军事中土木工程的作用当代军事技术发展迅速,新型武器不断地被研制出来,传统模式的攻击方式已经发生改变㊂面对不同的攻击方式,需要有不同的防御措施㊂在高技术㊁信息化的战争中,土木工程的作用显得尤为重要,不仅在军事防御中有着重要的战略意义,在军事建设的很多方面都有着重要作用,如军用机场的建设,水下潜艇基地的建设,核电站㊁核设施的建设,军港的建设, 06导弹发射塔的建设,以及军事抢险等㊂第二节土木工程的发展历史人类自出现以来,为了满足住和行及生产活动的需要,从构木为巢㊁掘土为穴的原始操作开始,到今天能建造摩天大厦㊁万米长桥,以至移山填海的宏伟工程,经历了漫长的发展过程㊂在这期间,土木工程的发展可以分为古代㊁近代和现代三个阶段㊂一、古代土木工程古代土木工程有着很长的时间跨度,它大致从新石器时代(公元前5000年)开始至17世纪中期㊂随着年代的推移,古代土木工程具有代表性的有以下几个㊂(1)中国黄河流域的仰韶文化遗址和西安半坡村遗址㊂仰韶文化(公元前5000 前3000年)是我国新石器时代的一种文化,1921年首次发现于河南渑池仰韶村,分布于黄河中下游流域,有残穴和平面为圆形㊁方形和多室联排呈矩形的地面建筑残迹(见图110)㊂西安半坡村遗址(公元前4800 前3600年,于1954年开始发掘)有很多圆形房屋的痕迹,经分析它们是直径为5~6m圆形房屋的土墙(见图111),墙内竖有木柱,支撑着用茅草做成的屋面,茅草下有起龙骨作用的密排树枝㊂半坡村遗址中现仍有木柱底的残穴和一些地面建筑残迹㊂图110河南仰韶文化遗址图111西安半坡村遗址(2)埃及法老陵墓建筑群 吉萨金字塔群(见图112)㊂其建于公元前27世纪,以古王国第四王朝法老胡夫的金字塔最大㊂胡夫金字塔(见图113)塔基呈方形,每边长230.5 m,高约146m,用230多万块巨石砌成㊂塔内有甬道㊁石阶㊁墓室等㊂图112吉萨金字塔群图113胡夫金字塔7(3)中国长城㊂公元前7世纪的春秋时期,楚国开始建造绵延数百里的长城;秦统一中国(公元前221年)后,将战国时期各国修筑的自卫长城连接起来,使其长约2500k m ㊂之后,汉朝㊁南北朝㊁隋朝直至明朝都曾大规模修筑长城㊂目前西起嘉峪关,东至山海关绵延约8850k m 的长城,是明代遗留下来的㊂图114 都江堰(4)中国四川的都江堰㊂始建于战国时期秦昭王末年(公元前256 前251年)的四川都江堰大型引水枢纽(见图114),是世界历史上最长的无坝引水工程㊂此工程以灌溉为主,兼有防洪㊁水运㊁供水等多种功能,一直沿用至今㊂其规模之大㊁规划之周密㊁技术之合理,均为前所未有㊂(5)土耳其的索菲亚大教堂(见图115)㊂公元532 537年建造于君士坦丁堡(今土耳其伊斯坦布尔)的索菲亚大教堂为砖砌穹顶(圆形球壳)㊂穹顶直径约33m ,高约55m ,支承在大跨砖拱和用巨石砌筑的巨型柱(截面约7mˑ10m )上㊂(6)中国河北的赵州桥(见图116)㊂赵州桥又称安济桥,坐落在河北省赵县汶河上㊂其建于隋代大业年间(公元605 618年),由著名匠师李春设计和建造,距今已有1400多年的历史,是世界上现存最早㊁保存最完善的敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥㊂赵州桥全长50.82m ,桥面宽约10m ,跨度37.02m ,采用28条并列的石条砌成拱券㊂拱券矢高7.23m ㊂拱上设有4个小拱,这些小拱既能减轻桥身自重,又便于排洪,且更显美观㊂该桥在材料使用㊁结构受力㊁艺术造型和经济上都达到极高成就㊂图115 土耳其的索菲亚大教堂图116赵州桥图117 应县木塔 (7)中国山西应县木塔(图117)㊂应县木塔即佛宫寺释迦塔,建成于公元1056年,为八角形,塔高67.3m ,底层直径30.27m ㊂该塔共9层,其中8层是用3m 左右长的木柱支顶重叠而成,为一内外两环柱网㊁用交圈的扶壁拱组成的双层套筒式结构㊂应县木塔是保存至今的唯一木塔,也是我国现存的最高木结构之一㊂它经多次大地震仍完整无损,足以证明我国历史上木结构建筑的辉煌成就㊂(8)中国的宫殿及庙宇建筑㊂中国历代封建王朝建造的大量宫殿和庙宇建筑都是木构架结构㊂木构架结构是用木梁㊁木柱做成承重骨架,用木质斗拱做成大800挑檐,四壁墙体都是自承重隔断墙的一种结构(见图118)㊂图118报国寺(9)西欧的教堂建筑㊂以意大利比萨大教堂(见图119)和法国巴黎圣母院(见图1 20)为代表的西欧教堂建筑,都采用了砖石拱券结构㊂图119意大利比萨大教堂图120法国巴黎圣母院在这个历史时期,土木工程所用的材料最早只是当地的天然材料,如泥土㊁砾石㊁树干㊁树枝㊁竹㊁茅草㊁芦苇等㊂后来发展了土坯㊁石材㊁砖㊁瓦㊁木㊁青铜㊁铁㊁铅以及混合材料(如草筋泥㊁混合土等)㊂土木工程的工艺技术,最早只是利用石斧㊁石刀等简单工具,后来发展了斧㊁凿㊁钻㊁锯㊁铲等青铜和铁质工具,兴起了窑制和煅烧加工技术,以及打桩机㊁桅杆起重机等施工机械㊂工程上的分工也日益细致,分化为木工㊁瓦工㊁泥工㊁土工㊁窑工㊁雕工㊁石工㊁彩画工等㊂但是,在这个历史时期内,除了有一些经验总结和形象描述土木工程的著作,如中国的‘考工记“(公元前5世纪)㊁‘营造法式“(公元1100年),意大利的‘论建筑“(文艺复兴时期阿尔贝蒂著)外,土木工程还缺乏理论上的依据和指导㊂二、近代土木工程近代土木工程的时间跨度为从17世纪中期至20世纪中期的300年㊂这个历史时期内土木工程的主要特征是:①有力学和结构理论作为指导;②砖㊁瓦㊁木㊁石等建筑材料得到日益广泛的使用,混凝土㊁钢材㊁钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展;③施工技术进步很大,建造规模日益扩大,建造速度大大加快㊂在这个历史时期,以下几件大事具有重要意义㊂(1)意大利学者伽利略在1638年出版的著作‘关于两门新科学的谈话和数学证明“中,9论述了建筑材料的力学性质和梁的强度,首次用公式表达了梁的设计理论㊂(2)英国科学家牛顿在1687年总结了力学三大定律,它们是土木工程设计理论的基础㊂(3)瑞士数学家欧拉1744年出版的‘曲线的变分法“建立了柱的压屈理论,得到计算柱的临界受压力的公式,为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础㊂(4)1825年,纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力分析法;19世纪末,里特尔等人提出极限平衡的概念㊂他们都为土木工程的结构理论分析打下了基础㊂(5)1824年,英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权,1850年开始生产水泥㊂水泥是形成混凝土的主要材料,这使得混凝土在土木工程中得到广泛的应用㊂后来,在20世纪初,有人发表了水灰比等学说,初步奠定了混凝土强度的理论基础㊂(6)1859年,贝塞麦转炉炼钢法(见图121)被发明了出来,使得钢材得以大量生产,并能越来越多地应用于土木工程㊂(7)1867年,法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆,并把这种方法推广到工程中,建造了一座蓄水池,这是应用钢筋混凝土的开端㊂1875年,他主持建造了第一座长16m的钢筋混凝土桥㊂图121贝塞麦转炉炼钢法图122布鲁克林大桥(8)1883年, 摩天楼之父 詹莱在美国的芝加哥建造了11层住宅保险大楼㊂该楼是世界上最早用铁框架(部分钢梁)承受全部大楼里的重力,外墙仅为自承重墙的高层建筑㊂同一年(1883年),美国建成世界上第一座大跨钢悬索桥 布鲁克林大桥(见图122),其跨度为(930+1595+930)f t[(284+486+284)m]㊂1889年,法国在巴黎建成高300m的埃菲尔铁塔,该塔使用钢约8000t㊂它们是近代高层建筑结构的萌芽㊂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㊂升降机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人乘坐的升降机㊂(9)1886年,美国人杰克逊首先应用预应力混凝土制作建筑配件,后又用它制作楼板㊂1930年,法国工程师弗涅希内将高强度钢丝用于预应力混凝土,克服了因混凝土徐变造成所施加的预应力完全丧失的问题㊂于是,预应力混凝土在土木工程中得到广泛应用㊂(10)土木工程在铁路㊁公路㊁桥梁建设中得到大规模发展㊂代表成果有以下几个方面㊂①1825年,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铁路,长约21k m㊂1863年,英国在伦敦建成了世界第一条地下铁道㊂②1779年,英国用铸铁建成跨度为30.5m的拱桥;1826年,英国用锻铁建成一座跨度为177m的悬索桥;1890年,英国又建成两孔主跨达521m的悬臂式桁架梁桥㊂至此,现代01桥梁的3种基本形式(梁桥㊁拱桥㊁悬索桥)相继出现㊂图123 詹天佑设计的人字形铁路③1905 1908年,中国铁路工程先驱詹天佑建造了京张(北京 张家口)铁路(见图123)㊂该铁路全长约200k m ,造价仅为当时西方各国在中国建造铁路每千米造价的1/3~1/2㊂京张铁路的修筑技术达到了当时的世界先进水平,其中,八达岭隧道长1091m ㊁列车爬坡3.33%,使该路成为当时的世界奇迹㊂④1931 1942年,德国率先修筑了总长约3860k m 的高速公路网㊂三、现代土木工程第二次世界大战结束之后,许多国家经济起飞,现代科学技术迅速发展,从而为土木工程的进一步发展提供了强大的物质基础和技术手段,开始了以现代科学技术为后盾的土木工程新时代㊂现代土木工程有如下的特点㊂1.土木工程功能化土木工程功能化,即土木工程日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合,主要表现在以下三方面㊂(1)公共和住宅建筑物要求建筑㊁结构㊁给水排水㊁采暖㊁通风㊁供燃气㊁供电等现代技术设备结合成整体㊂(2)工业建筑物往往要求恒温㊁恒湿㊁防微振㊁防腐蚀㊁防辐射㊁防火㊁防爆㊁防磁㊁除尘㊁耐高(低)温㊁耐高(低)湿,并向大跨度㊁超重型㊁灵活空间方向发展㊂图124 海上采油平台(3)发展高技术和新技术对土木工程提出高标准要求㊂例如,发展核工业需要建造安全度极高的核反应堆和核电站;研究微观世界需要建造技术要求极高的加速器工程;发展海洋采㊁炼㊁储油事业要求建造多功能的海洋工程,如海上采油平台(见图124)㊁海上炼油厂㊁海底油库等㊂2.城市建设立体化20世纪中期以来,城市建设有以下三个趋向㊂(1)高层建筑大量兴起 图125 迪拜哈利法塔由于城市人口大量集聚,密度猛增,造成城市用房紧张㊁地价高昂,这迫使建筑物向空间发展,不少国家的高层建筑面积几乎占整座城市建筑面积的30%~40%㊂美国的高层建筑数量很多,高度在160~200m 的建筑就有100多幢㊂20多年来,中国㊁马来西亚㊁新加坡㊁韩国等国家的高层建筑得到很大的发展㊂目前,世界最高的钢筋混凝土结构建筑为450m 高的马来西亚石油双塔大厦;最高的钢混组合结构为828m 高的迪拜哈利法塔(见图125)㊂110。
土木工程概论PPT课件
3. 以开发安全为对象的部门：城镇规划、区域规划、国土 规划等。
4. 以上带有共性的基础部门：材料力学、结构力学、水力 学、水文学、岩土力学、地基与基础、测量学、钢筋混凝 土结构学、钢结构学等。
8．道路工程概述
14．土木工程的展望Fra bibliotek15．土木工程专业的教学安排
16．学习原理
学习本课程的目的
• 了解土木工程专业的培养目标和教学内容 • 认识土木工程的概貌和发展方向 • 树立正确的学习观和工程意识 • 为今后的学习打下良好的思想和方法基础
第一章
专业培养目标和人才素质要求
§1.1.1
何为土木工程
在美国，一般是在土木与环境工程系或土木工 程系下设专业方向。例如加州大学伯克利分校土木 与环境工程系包括施工、环境、岩土、结构、结构 力学、结构材料、交通工程等方向。
在日本一般设置有建筑学科和土木学科，房屋 建筑物以外的工程称为土木工程。建筑学科包括结 构、规划、环境与设备、施工与材料方向。
在我国土木工程就是包括建筑工程、公路桥梁、 水利工程等的“大土木”。
高等数学
线性代数
学
概率论
科
大学物理
基
大学物理实验 普通化学
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理论力学
修 课
材料力学 结构力学 建筑材料
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土木工程概论教案
土木工程概论教案第一章：土木工程概述1.1 土木工程的定义1.2 土木工程的主要分支1.3 土木工程师的工作内容1.4 土木工程的历史发展1.5 本章小结第二章：土木工程材料2.1 常用建筑材料的特点和用途2.2 建筑钢材的性能和应用2.3 混凝土的组成和性质2.4 土木工程中其他重要材料2.5 本章小结第三章：土木工程测量3.1 测量学的基本概念3.2 测量仪器的使用和维护3.3 地形图的绘制和应用3.4 施工测量的方法和技术3.5 本章小结第四章：土木工程结构设计4.1 结构设计的基本原则4.2 常用结构材料的强度计算4.3 受力分析和内力计算4.4 结构设计和计算方法4.5 本章小结第五章：土木工程施工技术5.1 施工组织设计的基本内容5.2 施工工艺和方法的选择5.3 施工机械和设备的使用5.4 施工质量和安全管理5.5 本章小结第六章：土木工程规划与管理6.1 工程项目规划的基本步骤6.2 资源分配与时间管理6.3 成本估算与控制6.4 质量管理6.5 环境与可持续性考虑6.6 本章小结第七章：土木工程结构分析7.1 结构分析方法简介7.2 弹性理论7.3 塑性理论7.4 动力分析7.5 计算机在结构分析中的应用7.6 本章小结第八章：土木工程案例研究8.1 案例选择与分析方法8.2 案例一：大跨桥梁设计8.3 案例二：高层建筑施工8.4 案例三：水利工程规划8.5 案例四：地震灾区重建8.6 本章小结第九章：土木工程与可持续发展9.1 可持续发展的概念9.2 土木工程与环境的关系9.3 绿色建筑与节能技术9.4 生态环境保护与修复9.5 社会责任与伦理9.6 本章小结第十章：未来土木工程发展趋势10.1 技术进步与创新10.2 智能化与自动化10.3 跨学科研究与综合应用10.4 全球化的挑战与机遇10.5 教育与培训的重要性10.6 本章小结重点和难点解析重点环节1：土木工程的基本概念和分支补充和说明：确保学生能够理解土木工程的核心概念，并了解不同分支领域如结构工程、地质工程、交通工程等的基本原理和实际应用。
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Ⅳ、土木工程的主要技术问题
第一、土木工程材料
任何土木工程实体都是由工程材料组合而成的。
材料的每一点进步都有可能引起土木工程的巨大进步。
通常，一个时代材料发展水平决定了该时代土木工程的发展水平。
一、土木工程材料的分类
工程为方便选用和管理，将土木工程材料分类。
分类方法很多，常见如下分类：
1、按材料的化学成分分类
⎪⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧---⎪⎩⎪⎨⎧轻质金属夹芯板—有机金属玻璃纤维增强塑料等—有机无机非金属无机复合材料有机木材、沥青、塑料等
—有机材料钢筋混凝土等—金属、非金属复合材料土等石、玻璃、水泥、混凝—非金属材料钢、铁、铝、铜等—金属材料无机材料 2、按材料功能分类
⎩⎨⎧料功能，如防水、隔声材主要利用材料某些特殊
—功能材料如梁、板、柱所用材料主要用于承重的材料，—结构材料
二、土木工程材料的一般性质要求
1、物理性质
材料在各种条件下单位体积的质量；
材料与水有关的性质：如含水率、吸水性、吸湿性、耐水性、
渗透性、抗冻性、湿胀干缩等；
材料的热工性质：热容、比热、耐火性、导热性等； 材料的体积稳定性等。
2、力学性质
强度⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧抗扭强度
抗剪强度抗弯强度抗压强度
抗拉强度
变形性质⎩⎨
⎧塑性弹性
⎩
⎨⎧韧性脆性 ⎩⎨⎧耐磨性硬度 3、耐久性质
材料在长期使用过程中，经受物理、化学、生物等作用（如日光暴晒，大气、水、各种化学物质侵蚀，温、湿度变化，冻融循环，机械摩擦，虫菌寄生腐蚀等）能保持其原有性能不明显恶化、并不破坏，经久耐用的性能。
三、4中主要工程材料简介
1、钢材steel
（1）钢材：以铁为主要元素，含碳量0.02%～2.06%，并含有其他元素的合金材料。
钢材⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧=⎪⎩⎪⎨⎧=%10%10~%5%5%6.0%%6.0~%25.0%%25.0%%06.2~%02.0＞＜＞C C ＜C 量高合金钢：合金元素总量中合金钢：合金元素总量低合金钢：合金元素总元素组成合金钢：碳素钢与合金高碳钢：中碳钢：低碳钢：的铁碳合金碳素钢：含碳量 （2）建筑钢材⎩⎨⎧低合金钢低碳钢
建筑钢材产品⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎭⎪⎬⎫程主要用于钢筋混凝土工钢绞线钢筋钢丝线材主要用于钢结构工程管材（钢管）板材（钢板）槽钢等）型材（工字钢、角钢、
（3）钢材的强度
σ
σ
b
σs
ξ σb ：钢材的抗拉强度（MPa ）
σs ：钢材的屈服强度（MPa ）
工程中钢材的设计强度：取钢材的屈服强度σs
（4）常用建筑钢材的牌号
①碳素结构钢
Q+屈服强度值（MPa ）—质量等级代号+脱氧方式代号 例：Q235—A ·F
表示屈服强度为235（MPa ）的A 级沸腾钢。
②低合金结构钢
Q+屈服强度值（MPa ）—质量等级代号+脱氧方式代号
（5）钢材的加工
调直、除锈、冷拉、冷弯、绑扎、焊接等。
（6）钢材的应用
⎪⎩
⎪⎨⎧等辅助用钢土建用钢配件、装饰件用于钢筋混凝土
用于钢结构 （6）钢材的特点
⎩⎨⎧、维护保养费用高缺点：易锈蚀、不耐火
性韧性好、加工性能好优点：匀质、高强、塑
2、混凝土Concrete
（1）什么是混凝土？
广义的混凝土：由胶结材料将散粒状填充材料胶结成坚硬整体的材料。
所用的胶结材料和填充材料不同，可形成不同种
类的混凝土。
如：水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等。
土木工程中所用的混凝土，是以水泥作胶凝材料，以砂、石子为骨料，与水（经常还要添加适量外加剂和混合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而成人造石质材料。
（2）土木工程中所用的混凝土的主要种类
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧屏蔽。
渣等作骨料，用于辐射用重晶石、铁矿石、钢重混凝土：，用于普通土木工程；普通混凝土：
结构；而成。
用于保温隔热或，用轻骨料或引入气孔轻混凝土：,/2600/2500~/1950/19503333m m m m kg ＞kg kg kg ＜（3）混凝土的强度等级
工程中为了使用方便，按混凝土抗压强度的高低，将混凝土分为若干个强度等级，以供不同要求的工程选用。
混凝土的强度等级的表示方法：
C+强度等级的数值（MPa ），例：C20—表示强度等级为20MPa 的普通混凝土。
一般钢筋混凝土工程中使用的混凝土的强度等级约为C20～C80。
通常，C20～C55称为普通强度混凝土，＞C60称为高强度混凝土。
（4）混凝土受力方式不同，对应强度大小不同
混凝土的抗压强度高，抗拉强度低（仅为抗压强度的10
1
左右）。
因此，在工程中，混凝土主要用于承受压荷载。
工程中在混凝土的受拉区布置钢筋，以增强混凝土的抗
拉能力。
这就是钢筋混凝土的主要工作原理。
（5）混凝土的应用
土木工程的主要结构材料。
（6）混凝土的主要特点
优点：可模性、耐火性、整体性好，施工不需要复杂的仪器设备，能与钢筋共同作用形成钢筋混凝土复合材料，
就地取材，价格便宜；
缺点：自重大，质量波动大，施工水平对混凝土质量影响大，非匀质，易开裂。
3、砌体Masonry
（1）什么是砌体？
用胶结材料将块状材料按一定的组砌方式粘合而成的叠合体。
可所采用各种块状材料建成砌体，例如砖、石砌体；混凝土砌块砌体；各种工业废料制成的砌块的砌体等。
（2）砌体的作用
通常用来承受压荷载（承重墙、柱、基础等）、建筑物和构筑物的分隔、围护等。
（3）砌体的特点
①强度较低
抗压强度相对高些，抗拉、抗剪强度低，作为墙、柱时高度有限。
②结构自重大，笨重。
③施工以手工湿作业为主，劳动量大，效率低，质量波动大。
④就地取材，价格低廉，施工简便，耐火、保温、隔热效果好，耐久。
4、木材Wood
（1）土木工程所用木材
①树木的树干加工而成的圆木、方木、条木和板材；
②以木材、木质碎料、木质纤维为主要原料，加黏合剂制成的木质人造板和胶合板。
（2）木材的主要物理力学性能
①纹理组织和性能的各向异性
木材的木质纤维具有方向性，致使木材的物理、力学性能在顺纹和横纹方向不一致。
一般顺纹方向的强度高于横纹方向的强度。
②木材的干缩、湿胀变形大，各方向的变形不一致
（3）木材的应用
①钢筋混凝土、混凝土模板；
②家具；
③建筑装饰；
④特殊建筑、仿古建筑等的结构构件。
（4）木材的特点
①轻质高强、易加工、施工简便、造价较低；
②易燃、易腐、变形大、不耐久、强度有限、资源受限制。
4、四种常用土木工程材料的评价
（1）钢材
强度高，塑性、韧性好，可加工性能好，综合性能良好，是土木工程结构优秀材料。
但价格相对较贵，尚无法大量使用。
（2）混凝土
抗压强度高、抗拉强度低，与钢材复合使用可弥补抗拉强度低的缺点。
（3）砌体
强度低，抗震性能差，可采用技术措施改善。
但取材容易，价廉，施工要求不高。
（4）木材
性能不能满足现代结构的要求，树木成材周期长，尺寸受限制，资源匮乏。
（5）材料发展方向
复合材料：各种材料性能总有局限性，复合多种材料可以取长补短，充分发挥各材料的长处。
例如：混凝土、
钢筋混凝土、玻璃纤维增强塑料、配筋砌体、钢
管混凝土、塑钢材料等。