1、土木工程概论土木工程概论土木工程概论Email:参考书参考书土木工程概论土木工程概论叶志明叶志明 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社 2009年年 学时安排：学时安排：32学时，每周4学时 上课形式：上课形式：以课件为主，板书为辅 学习方法：学习方法：重在理解，做好笔记 课堂纪律：课堂纪律：认真听讲 考勤要求：考勤要求：不准迟到早退，有事可以请假 成绩计算：成绩计算：平时成绩40，期末成绩60 其中，平时成绩中，出勤50，作业50土木工程概论本课程的主要内容第1讲 绪论第2讲 土木工程专业介绍与学习方法第3讲 土木工程材料第4讲 基础工程第5讲 建筑工程（1）第6讲 建筑工程 （2）第7讲
2、 公路、铁路工程第8讲 机场、港口及隧道工程第9讲 桥梁工程（1）第10讲 桥梁工程（2）第11讲 土木工程中的力学与结构概念第12讲 建设项目管理与施工组织第13讲 土木工程建设与施工第14讲 土木工程灾害与抗灾土木工程概论第一讲 绪论1 土木工程的概念2 土木工程发展历史简述共78张第1张土木工程概论【教学要求】理解土木工程的定义、范围及基本属性；了解土木工程的发展历史。【教学重点】土木工程的定义、需解决的问题及四个基本属性；土木工程的历史、现状和发展趋势。【教学难点】本讲无难点。第1讲 绪论共78张第2张土木工程概论1 土木工程的概念土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。木
3、结构法国凯旋门纽约帝国大厦江阴长江大桥 香港中银大厦第1讲 绪论共78张第3张土木工程概论建筑工程道路工程既指与人类生活、生产活动有关的建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程等各类工程设施；娄底体育馆共78张第4张土木工程概论水利工程铁路工程桥梁工程共78张第5张土木工程概论机场建筑隧道建筑港口建筑共78张第6张土木工程概论土木工程也指为了建造工程设施应用材料、设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。1 土木工程的概念GPS测绘全站仪测量地质勘探共78张第7张土木工程概论设计施工爆破 吊装共78张第8张土木工程概论1 土木工程的概念1.1 土木工程需要解决的问题 形成人类
4、活动需要的、功能良好和舒适美观的空间和通道。这是土木工程的根本目的和出发点!武汉长江隧道透视图港珠澳大桥示意图共78张第9张土木工程概论共78张第10张1.1 土木工程需要解决的问题 能够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；雷暴惊魂暴雨洪水袭击烟台国际机场土木工程概论佛山九江大桥被撞百米桥面坠入江中1.1 土木工程需要解决的问题共78张第11张土木工程概论房屋倒塌桥梁断裂四川大地震映秀镇1.1 土木工程需要解决的问题共78张第12张土木工程概论奥运会主场馆“鸟巢”1.1 土木工程需要解决的问题 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
5、条件；上海环球金融中心(492m)共78张第13张土木工程概论央视新址大楼即将竣工 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供的物质设备条件，“好、快、省”地组织人、财、物，把社会所需要的工程设施建造成功，付诸使用。1.1 土木工程需要解决的问题建设中的长江三桥共78张第14张土木工程概论1 土木工程的概念1.2 土木工程活动内容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：1.2.1 技术方面：勘察、测量、设计、施工、监理等。1.2.2 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。共78张第15张土木工程概论1.3 土木工程的四个基本属性 社
6、会性：随社会不同历史时期的科学技术和管理水平而发展。南京钟山灵谷寺无梁殿1 土木工程的概念共78张第16张土木工程概论 综合性：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。浦东国际机场台北101大楼1.3 土木工程的四个基本属性共78张第17张土木工程概论 实践性：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。施工中的中国第一高楼-上海环球金融中心1.3 土木工程的四个基本属性共78张第18张土木工程概论新加坡建筑上海东方明珠 技术、经济和艺术的统一性：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、艺术统一的见证。1.3 土木工程的四个基本属性共7
7、8张第19张土木工程概论2 土木工程发展历史简述茅草下密排树枝起龙骨作用d=56m文化（约公元前50003000年）遗址。土墙内竖有木柱2.1 古代土木工程时间跨度长。大致从新石器时代（约公元前5000年）起至17世纪中叶。代表性工程有：我国黄河流域的仰韶第一讲 绪论共78张第20张土木工程概论史前巨石柱群（英国）闻名于世的史前巨石柱群伫立在英格兰的索尔斯堡大平原上。这些令人生畏的石头建筑始建于公元前2700年，至今人们仍无法知道它的真正目的。2.1 古代土木工程共78张第21张土木工程概论古埃及金字塔金字塔距今已有4500年的历史，是一座王陵建筑。它规模宏伟，结构精密，塔内除墓室和通道外都是
8、实心，顶部呈锥角。金字塔历经多次地震都岿然不动，完好无损。2.1 古代土木工程共78张第22张土木工程概论230.5m,高约146m，用230余万块巨石砌成。土木工程概论泰姬陵（印度）泰姬陵是蒙兀儿第5代君主沙贾汗为皇后建造的一座震惊世人的大理石艺术建筑。2.1 古代土木工程共78张第24张土木工程概论建于约2000年前，其直径最长处为188m，最短处为156m，可容8万人。古罗马帝国竞技场2.1 古代土木工程共78张第25张土木工程概论长城 我国历史上伟大工程之一。始建于公元前75世纪间的春秋、战国时代。最早修筑长城的是公元前214年的楚国，由秦始皇扩建完成。明长城为东起山海关，西止嘉峪关。
9、土木工程概论令现代人汗颜的都江堰水利工程建于公元前256 -251年的都江堰引水枢纽，是古代最伟大的无坝引水工程。能自动调配水量：枯水季节有足够的水量进入灌区，洪水季节又能将多余的水量排到外江，无需开闸、引水、泄洪等人为干预。2.1 古代土木工程共78张第27张土木工程概论公元前770年秦襄公时期，人们曾用以木材（截面尺寸为150150mm的方材）和青铜制金釭做成的木框架建筑房屋。古代金釭木框架示意2.1 古代土木工程共78张第28张土木工程概论建于明永乐18年，是故宫最壮观的建筑，也是我国现存最大的木构殿堂。北京故宫太和殿土木工程概论克里姆林宫（莫斯科）始建于1156年，融合了拜占庭、俄罗斯
10、、巴罗克和希腊罗马等不同建筑风格，有“世界第八奇景”的美称，是俄国历代帝王的宫殿 。2.1 古代土木工程共78张第30张土木工程概论索菲亚大教堂结构示意索菲亚大教堂是拜占庭建筑风格的代表作。公元532537年建于伊斯坦布尔。该教堂为砖砌穹顶（圆形球壳），直径33m，穹顶高55m，穹顶支承在大跨砖拱和用巨石砌筑的巨型柱（截面约710m）上。索菲亚大教堂全景2.1 古代土木工程共78张第31张土木工程概论索菲亚大教堂（伊斯坦布尔）2.1 古代土木工程土木工程概论吴哥窟（柬埔寨）吴哥窟是柬埔寨历史最悠久、规模最宏大、保存最好的名刹古寺。吴哥古迹曾被丛林所掩盖，19世纪后期才被重新发现。2.1 古代土
11、木工程共78张第33张土木工程概论桥为敞肩圆弧石拱，拱券并列28道，净跨37.02米，矢高7.23米，上狭下宽总宽9米。在主拱券上两侧，各开两个净跨分别为3.8米和2.85米的小拱，以泻泄洪水，减轻自重。距今已有1406年。赵州桥（安济桥）共78张第34张土木工程概论建于公元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成就。山西应县木塔2.1 古代土木工程共78张第35张土木工程概论意大利比萨斜塔始建于公元1173年，由大教堂、洗礼堂、钟塔和墓园组成，是一组具
12、有罗马式建筑风格的宗教建筑群。2.1 古代土木工程共78张第36张土木工程概论建于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。巴黎圣母院2.1 古代土木工程共78张第37张土木工程概论科隆大教堂（德国）始建于13世纪中叶的哥特式教堂，东端为7个小圆龛组成的半圆形卷廊，西立面有一对150m高的八角形塔楼。2.1 古代土木工程共78张第38张土木工程概论材、钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展； 施工技术进步很大。2 土木工程发展历史简述2.2近代土木工程近代土木工程的时间跨度为：从17世纪中
13、叶至20世纪中叶的300年间。主要特征是： 力学和结构理论作指导； 砖、瓦、木、石等建筑材料广泛使用；混凝土、钢共78张第39张土木工程概论 意大利科学家伽利略在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。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： 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。2.2 近代土木工程共78张第40张土木工程概论 瑞士数学家欧拉在1744年出版的曲线的变分法建立了柱的压屈理论，为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。 法国的纳维在18
14、25年建立了土木工程中结构设计的容许应力法。欧拉 19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。2.2 近代土木工程共78张第41张土木工程概论 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。 1867年法国人莫尼埃用铁丝加固砼制成花盆，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。 1875年，他主持建造了第一座长16m的钢筋砼桥。 1859年英国人亨利贝塞麦发明了转炉炼钢法，使钢材得以大量生产，并广泛应亨利贝塞麦用于土木工程。 1886年美国人杰克逊首先应用预应力混凝土制作建筑配件，后又制作楼板。2.2 近代土木工程共78
15、张第42张土木工程概论 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。 1930年法国工程师弗涅希内将高强度钢丝用于混凝土工程。 1825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长21km的铁路。2.2 近代土木工程共78张第43张土木工程概论旧金山大地震6万人死亡图为震后的市政厅大楼1906年美国旧金山大地震，1923年日本关东大地震，这些自然灾害推动了结构动力学和工程抗震技术的发展。日本关东大地震14万人死亡图为震后城市废墟2.2 近代土木工程共78张第44张土木工程概论世界最古老的铸铁拱桥科尔布鲁克代尔桥（英国）建于1779年。桥跨约30.5
16、m，矢高13.7m，由五片半圆形拱肋组成。钢材的出现，把铸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。2.2 近代土木工程共78张第45张土木工程概论布鲁克林大桥（纽约）1883年美国建成了总长1834m、主跨达486m现代悬索桥布鲁克林大桥。2.2 近代土木工程共78张第46张建于1889年，高300m，用钢8500t。是近代高层建筑结构的萌芽土木工程概论埃菲尔铁塔（巴黎）共78张第47张共78张 第48张土木工程概论伦 敦 塔 桥土木工程概论2.2 近代土木工程上层是人行桥下层是活动桥该桥位于泰晤士河口，将伦敦南北区连接成整体，两墩相距76m，在两塔间建成一跨双层两用桥。下层
17、是活动桥，6车道桥面，可通行万吨海轮；上层为固定的人行桥，高出水面43m。共78张第49张土木工程概论新天鹅城堡（白雪公主城堡）始建一八六九年，位于德国拜仁州Fuessen镇。2.2 近代土木工程共78张第51张土木工程概论2 土木工程发展历史简述2.3 现代土木工程时间跨度为20世纪中叶第二次世界大战结束后至今。其特点表现为：2.3.1 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。 公共和住宅建筑物要求建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备结合成整体。共78张第51张巴西议会大厦体型简洁而对比强烈土木工程概论28层板式办公楼寓意广纳民意的众院会议厅于巴
18、西首都巴伐里亚。由国会上下议院、办公楼和各部分厅室、服务房间等组成。建筑造型讲究构图形式寓意一锤定音的参院会议厅19581960年建土木工程概论建筑外观、结构、设备均暴露。沿街立面满是彩色管道。有“炼油厂”和“文化工厂”之称 。 1977年建成。蓬皮杜国家艺术和文化中心土木工程概论 工业建筑物围绕生产工艺在功能要求方面越来越高。并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。上海赛科90万吨乙烯工程上海宝钢2.3 现代土木工程共78张第54张土木工程概论2.3 现代土木工程2.3.2 城市建设立体化20世纪中叶以来，城市建设有三个趋向： 高层建筑的大量兴起由于城市人口大量积聚，密度猛增，用房紧张，地价昂
19、贵，建筑物向空间发展。美国的高层建筑最多，高度在160200m的就有100多幢。近10年来，我国、马来西亚、新加坡等东南亚国家的高层建筑有很大发展。共78张第55张土木工程概论马来西亚国家石油公司双子星大厦（吉隆坡）451.9m土木工程概论上海金茂大厦421m高，88层上海环球金融中心492m高，101层2.3 现代土木工程共78张第57张土木工程概论芝加哥西尔斯大厦高443m台北101大楼，高508m2.3 现代土木工程共78张第58张土木工程概论如地下铁道、商业街、停车库、体育馆、影剧院、工业厂房、地下仓库等。北京地铁森林公园站北京地铁奥林匹克公园站新型地铁车辆亮相北京地铁10号线共78张
20、第59张2.3 现代土木工程 地下工程高速发展：土木工程概论过江隧道剖面图过江隧道联络线施工中的江底隧道过江隧道入口2.3 现代土木工程共78张第60张土木工程概论 城市高架公路、立交桥大量涌现。2.3 现代土木工程共78张第61张土木工程概论上海南浦大桥高架土木工程概论通北京五环2.3 现代土木工程2.3.3 交通运输高速化 高速公路的大规模修建据不完全统计，至2015年底，全世界有80多个国家和地区拥有高速公路，中国高速公路里程12.6万公里，位居世界首位。高速公路互共78张第63张土木工程概论日本明石海峡大桥目前世界上主跨最长的悬索桥，大桥全长3910m，主跨长1991m，桥塔高280m
21、南京长江二桥建成于2001年，主跨628m，世界排名第三的斜拉桥2.3 现代土木工程共78张第64张土木工程概论 高速铁路的建成与发展1964年10月，日本建成了世界第一条高速铁路日本新干线，时速为210km。1994年12月22日，我国第一条时速160km的准高速铁路广深高速铁路建成通车。我国第一条高速铁路京津城际高速铁路于2008年8月1日正式开通，最高时速350km。2.3 现代土木工程共78张第65张()土木工程概论2.3 现代土木工程德国乌伯塔悬挂式单轨列车(日本千叶)跨座式单轨列车(重庆轻轨)跨座式单轨列车(澳大利亚)共78张悬挂式单轨列车第66张土木工程概论 长距离的海底隧道的出
22、现1990年贯通的英法海峡隧道长50.5km。日本越过津轻海峡连接本州(青森)与北海道(函馆)的青函海底隧道长达53.85km，是世界最长的海底隧道。中国目前有多条海底隧道在施工准备中。港珠澳大桥海底隧道示意2.3 现代土木工程共78张第67张土木工程概论 长距离的海底隧道的出现大连烟台海底隧道，投资约2600亿元左右，12年左右收回成本，届时从大连到烟台最多只需要40分钟。计划“十三五”时期开工建设，建设总工期需要10年。 最短距离方案 老铁山-蓬莱东港，长104km2.3 现代土木工程共78张第67张土木工程概论2.3 现代土木工程2.3.4 土木工程发展的新趋势土木工程的功能化、城市建设
23、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、理论出现了新的发展趋势：共78张第68张土木工程概论其中发展迅速的是普通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。抗压强度由 2040MPa 提高到60100MPa。一批轻质高强材料如铝合金、建筑塑料、玻璃钢也得到迅速发展；同时更重视环保节能材料的研究和发展。新型墙体材料压型钢板低松驰钢绞线2.3 现代土木工程建筑材料的轻质高强化共78张第69张土木工程概论施工过程中的工业化、装配化900t箱梁的运输和安装盾构机-隧道施工的穿山甲2.3 现代土木工程共78张第70张“”土木工程概论砼自动搅拌站迪拜塔的砼高压输送
24、泵500t全地面汽车式起重机2500t海上运架梁专用起重船共78张第71张土木工程概论沥青混合料搅拌楼滑模式水泥砼摊铺机作业沥青路面就地热再生作业2.3 现代土木工程共78张第72张土木工程概论2.3 现代土木工程 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、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。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。共78张第
25、73张土木工程概论2.4土木工程的未来土木工程作为一门古老学科，已经取得了巨大成就。未来土木工程目前面临的形势是： 计算机、通讯、网络等信息工业的发展，人类的生产、生活方式将发生重大变化。 地球居住人口激增，土地资源因过度消耗日益枯竭； 生态环境受到破坏，工业的发展、技术的进步，人类生存环境却日益恶化。2 土木工程发展历史简述共78张第74张土木工程概论2.4.1 重大工程项目将陆续兴建 世界最高建筑的纪录将不断被刷新； 高速公路、高速铁路将转向国际通道的建设，环球铁道和环球高速的建设将付诸实施； 跨海大桥和海底隧道的施工禁区被不断突破，施工纪录被不断刷新； 巨型航空港、内河航运码头将掀起新的
26、建设高潮，海港建设将转向近海外岛。大西洋隧道白令海峡大桥2.4 土木工程的未来共78张第75张土木工程概论2.4.2 土木工程将向太空、海洋、荒漠开拓 修筑海上人工岛，建立海上浮动城市； 建设空中之城； 建设月球基地。东京空中之城东京金字塔城2.4 土木工程的未来共78张第76张土木工程概论 智能化建筑； 智能化交通； 土木工程分析的仿真系统。2.4.3 工程材料将有重大突破将有C400混凝土出现，常用混凝土可达C100，微型纤维混凝土、塑料混凝土将可问世；耐高温、保温隔声、耐磨耐压的化学合成材料将向围护材料和结构材料发展；碳纤维可望用作混凝土的加筋材料。2.4.4 信息化、智能化技术全面引入
27、土木工程 信息化施工；2.4 土木工程的未来VR-P三维互动仿真平台共78张第77张土木工程概论思考题1、土木工程包括哪些工程设施和哪些工程技术活动？2、土木工程需要解决哪四个问题？3、土木工程有哪四个基本属性？4、试述土木工程建设的技术、管理方面活动内容。5、现代土木工程有哪些特点？第一讲 绪论共78张第78张土木工程概论参考书目1、丁大钧.土木工程概论.中国建工出版社. 2003.2、刘吉谦.交通工程总论.人民交通出版社.第三版2008.3、尤晓暐.道路工程概论.人民交通出版社.第二版2007.4、刘松茯.外国建筑历史图说.中国建工出版社. 2008.5、毛坚韧.外国现代建筑史图说. 中国
28、建工出版社. 2008.6、童林旭.地下建筑图说100例.中国建工出版社.2007.7、候幼彬.中国古代建筑历史图说.中国建工出版社.2002.8、邹德侬.中国建筑史图说-现代卷.中国建工出版社.2001.9、叶列平.土木工程科学前沿.清华大学出版社.2006.第一讲 绪论土木工程概论第一讲 绪论土木工程概论第一讲 绪论土木工程概论第一讲 绪论土木工程概论第一讲 绪论土木工程概论第一讲 绪论土木工程概论金岳霖谈了自己的感触：“徐志摩是我的老朋友，但我总感到他滑油，油油油，滑滑滑”“当然不是说他滑头。”他是指徐志摩感情放纵，没遮没拦。他接着说：“林徽因被他父亲带回国后，徐志摩又追到北京。临离伦敦时他说了两句话，前面那句忘了，后面是销魂今日进燕京。看，他满脑子林徽因，我觉得他不自量啊。林徽因梁思成早就认识，他们是两小无猜，两小无猜啊。两家又是世交，连政治上也算世交。两人父亲都是研究系的。徐志摩总是跟着要钻进去，钻也没用！徐志摩不知趣，我很可惜徐志摩这个朋友。”他说：“比较起来，林徽因思想活跃，主意多，但构思画图，梁思成是高手，他画线，不看尺度，一分一毫不差，林徽因没那本事。他们俩的结合，结合得好，这也是不容易的啊！”第一讲 绪论
