土木工程论文

艺术设计 学院 课程论文

课程名称__土木建筑工程认识与赏析_ 专 业_ 环境艺术设计 _______ 年级班别_ 2010级环境艺术设计（1）班 学 号 3110008980 学生姓名__吴东奇_ ________ 指导教师 孙南屏

2012 年 4 月 20 日

目 录 1、土木工程的发展历史、断代依据并举例介绍各时期的土木工程 ···········································1 2.1、木结构建筑主要特点 ···································································································2 2.2、砌体结构建筑主要特点 ······························································································2 2.3、混凝土结构建筑 ··········································································································2 2.4、钢结构建筑 ······················································································································2 2.5、索-膜结构建筑 ·················································································································2 3、从受力特点归纳桥梁的类型以及各类桥梁的主要特点 ·························································3 4、举例说明自然条件对人们传统住居形式的影响地面铺塑胶 ··················································3 5、描述你心中的岭南传统民居 ································································································4

1、 简要概述土木工程的发展历史、断代依据并举例介绍各时期的土木工程。 对土木工程的发展起关键作用的，首先是作为工程物质基础的土木建筑材料，其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时，土木工程就 会有飞跃式的发展。 人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动，后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前十一世纪 的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易于加工制作。 砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至18～19世纪，在长达两千多年时间里，砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，为人类文明作出了伟大的贡献，甚至在目前还被广泛采用。 钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。 十七世纪70年代开始使用生铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，这是钢结构出现的前奏。 从十九世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材建筑钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索 。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有的梁、拱结构外，新兴的桁架、框架、网架结构、悬索结构逐渐推广，出现了结构形式百花争艳的局面。 建筑物跨径从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米，直到现代的千米以上。于是在大江、海峡上架起大桥，在地面上建造起摩天大楼和高耸铁塔，甚至在地面下铺设铁路，创造出前所未有的奇迹。 为适应钢结构工程发展的需要，在牛顿力学的基础上，材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生。施工机械、施工技术和施工组织设计的理论也随之发展，土木工程从经验上升成为科学，在工程实践和基础理论方面都面貌一新，从而促成了土木工程更迅速的发展。 十九世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构件易于成型，但混凝土的抗拉强度很小，用途受到限制。 十九世纪中叶以后，钢铁产量激增，随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料，其中钢筋承担拉力，混凝土承担压力，发挥了各自的优点。 二十世纪初以来，钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。 从三十年代开始，出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，大大高于钢筋混凝土结构，因而用途更为广阔。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式，使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。

2、分别举一例说明木结构建筑、砌体结构建筑、混凝土结构建筑、钢结构建筑、索-膜结构建筑的主要特点。 2.1木结构建筑有较好的防震能力。民谚所说的“晃而不散，摇而不倒”，“墙倒柱立屋不塌”反映了这种能力。木材的主要特性是容重轻，刚性好，比强度高，导热系数小,加工方便,易于成型等。但存在易燃、易腐、易蛀和变形大、材质不匀、各向异性等问题。应用时应注意:①环境温度、湿度,木材含水率、疵、病等对木材力学性能的影响；②长期负荷作用对木材强度的影响；③整体建筑或构件的防火、防腐、防蛀等问题。 2.2砌体结构建筑容易就地取材,具有较好的耐久性、良好的耐火性;保温隔热性能好，节能效果好;施工方便，工艺简单;具有承重与围护双重功能;自重大，抗拉、抗剪、抗弯能力低;抗震性能差;砌筑工程量繁重，生产效率低。砖、石或砌块砌体具有良好的耐火性和较好的耐久性。砌体砌筑时不需要模板和特殊的施工设备。在寒冷地区，冬季可用冻结法砌筑，不需特殊的保温措施。砖墙和砌块墙体能够隔热和保温，所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。 砌体结构的缺点是：①与钢和混凝土相比，砌体的强度较低，因而构件的截面尺寸较大，材料用量多，自重大。②砌体的砌筑基本上是手工方式，施工劳动量大。③砌体的抗拉、抗剪强度都很低，因而抗震性能较差，在使用上受到一定限制；砖、石的抗压强度也不能充分发挥；抗弯能力低。④粘土砖需用粘土制造，在某些地区过多占用农田，影响农业生产。 2.3混凝土结构建筑预应力混凝土结构，由于能够充分利用高强度材料（高强度混凝土、高强度钢筋），所以构件截面小，自重弯矩占总弯矩的比例大大下降，结构的跨越能力得到提高。 与钢筋混凝土相比，一般可以节省钢材30～40％，跨径愈大，节省愈多。 全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝，即使部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝，鉴于全截面参加工作，结构的刚度就比通常开裂的钢筋混凝土结构要大。因此，预应力梁可显著减少建筑高度，使大跨径桥梁做得轻柔美观。由于能消除裂缝，这就扩大了对多种桥型的适应性，并提高了结构的耐久性。 2.4钢结构建筑钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，故可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性和耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和仓库等大跨度结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。 2.5索-膜结构建筑膜结构是一种全新的建筑结构形式，它集建筑学、结构力学、精细化工与材料科学、计算机技术等为一体，具有很高技术含量。其曲面可以随着建筑师的设计需要任意变化，结合整体环境，建造出标志性的形象工程。主要具有以下特点： 1.艺术性：充分发挥建筑师的想象力，又体现结构构件清晰受力之美 2.经济性：由于膜材具有一定的透光率，白天可减少照明强度和时间，能很好地节约能源。同时夜间彩灯透射形成的绚烂景观也能达到很好的广告宣传效益 3.大跨度：膜结构可以从根本克服传统结构在大跨度（无支撑）建筑上实现所遇到的困难，可创造巨大的无遮挡可视空间，有增加空间使用面积。 4.自洁性：膜建筑中采用具有防护涂层的膜材，可使建筑具有良好的自洁效果，同时保证建筑的使用寿命。 5.工期短：膜建筑工程中所有加工和制作均在工厂内完成，可减少现场施工时间，避免出现施工交叉，相对传统建筑工程工期较短

3、从受力特点归纳桥梁的类型以及各类桥梁的主要特点。 类型：梁桥（分简支梁、连续梁桥、悬臂梁桥）；刚架桥；拱桥（分上、中、下承式拱桥）；组合体系桥（分斜拉桥、悬索桥等）。 梁桥特点以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁。主梁可以是实腹梁或桁架梁。实腹梁构造简单，制造、架设和维修均较方便，广泛用于中、小跨度桥梁，但在材料利用上不够经济。桁架梁的杆件承受轴向力，材料能充分利用，自重较轻，跨越能力大，多用于建造大跨度桥梁。按照主梁的静力体系，分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。 刚架桥特点上部结构和下部结构连成整体的框架结构。根据基础连结条件不同，分为有铰与无铰两种。这种结构是超静定体系，在垂直荷载作用下，框架底部除了产生竖向反力外，还产生力矩和水平反力。常见的刚架桥有门式刚架桥和斜腿刚架桥等。 也称刚构桥。主要承重结构采用刚架的桥梁。刚架的腿形成墩（台）身,梁和腿为刚性连接,可用钢、钢筋混凝土或预应力混凝土制造。 拱桥特点以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重构件的桥梁,拱结构由拱圈(拱肋)及其支座组成。拱桥可用砖、石、混凝土等抗压性能良好的材料建造;大跨度拱桥则用钢筋混凝土或钢材建造,以承受发生的力矩。按拱圈的静力体系分为无铰拱、双铰拱、三铰拱。前二者为超静定结构,后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台,结构最为刚劲,变形小,比有铰拱经济，结构简单,施工方便,是普遍采用的形式，但修建无铰拱桥要求有坚实的地基基础。双铰拱是在拱圈两端设置可转动的铰支承,结构虽拱桥不如无铰拱刚劲,但可减弱桥台位移等因素的不利影响,在地基条件较差和不宜修建无铰拱的地方,可采用双铰拱桥。三铰拱则是在双铰拱的拱顶再增设一铰,结构的刚度更差些,拱顶铰的构造和维护也较复杂,一般不宜作主拱圈。拱桥按结构形式可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱。拱桥为桥梁基本体系之一,一直是大跨径桥梁的主要形式。拱桥建筑历史悠久,20世纪得到迅速发展,50年代以前达到全盛时期。 组合体系桥特点主要承重构件采用两种独立结构体系组合而成的桥梁。如拱和梁的组合、梁和桁架的组合、悬索和梁的组合等。组合体系可以是静定结构，也可以是超静定结构。可以是无推力结构，也可以是有推力结构。结构构件可以用同一种材料，也可以用不同的材料制成。 4、举例说明自然条件（气候、地方材料等）对人们传统住居形式的影响。 我国幅员辽阔，地形与气候上的复杂性、多样性，给中国居住文化的发生和发展带来多样性和不平衡性的结果。黄河与长江的中下游地区地势平缓，土壤肥沃，气候温暖湿润，水源充足，物产丰富，自然条件得天独厚，便成为中国居住文化最早的诞生地。这从一个侧面反映了人们不能随心所欲地在任何地方进行住居建设。地形、气候、水文、地质、地貌等自然环境条件对人类居住的选址都有一定限制。 我国传统的“风水理论”更充分地说明了这一点。中国人很早就认识到住居的选址受自然环境的限制，早在科学不发达的时代，就凭直觉认知和经验积累，总结出了以天、地、人相协调为准则的认识观念和一种特殊的择地标准和理论即“风水理论”，并广泛应用于传统居住建设的实践中。“风水理论”强调“宅，择也，择吉地而营之也”。选择良好的地势、地貌、地力和采光、通风、朝向良好的基地条件等建房，并按照居住环境背有依托，左辅右弼、前有屏障围合的空间格局，和“藏风聚气”、“负阴抱阳”的法则，构建人与自然和谐相融的居住环境。虽然中国传统的“风水理论”的发展受社会、神学、玄学等影响，被注入了迷信色彩而有损其科学性，但它也从一个侧面反映了人们依托于自然环境来进行住居选址。从人类住居的选址的角度来看，是有其合理性的：阳者，山南水北也，朝阳可以得到充足的日照，背山可以阻挡冬季北向的寒风，面水可以利用夏季从东南方向吹来的凉风，有利于湿润空气并带走夏季的热量，靠近水源使得周围的植被得以保持水土，并调整附近的小气候，更能方便生活、生产、交通。