土木工程概論 第1章 綜述(2016)

1、土木工程概論土木工程概論 授課教師：金文婷 授課課時(shí)：16學(xué)時(shí)目錄目錄第一章 綜述（1.5課時(shí)）第二章 建筑工程（2.5課時(shí)）第三章 橋梁工程（2課時(shí)）第四章 巖土、隧道及地下工程（2課時(shí)）第五章 道路與機(jī)場工程（2課時(shí)）第六章 軌道交通工程（2課時(shí)）第七章 港口工程（1課時(shí)）第八章 土木工程防災(zāi)減災(zāi)（1課時(shí)）第九章 土木工程材料（1課時(shí)）第十章 高新技術(shù)應(yīng)用（自學(xué)）第十一章 工程美學(xué)（自學(xué)）第十二章 土木工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)（自學(xué)）第十三章 土木工程師的社會責(zé)任（自學(xué)）綜述綜述第一章第一章 綜述綜述 主要內(nèi)容 一、 土木工程與土木工程專業(yè) 二、 土木工程發(fā)展簡史 三、 土木工程與人類生存的

2、關(guān)系 四、 土木工程的展望一、土木工程與土木工程專業(yè)一、土木工程與土木工程專業(yè)1 1、土木工程、土木工程中國國務(wù)院學(xué)位委員會在學(xué)科簡介中定義定義：土木工程是建造各類工土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的總稱。程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的總稱。 它既指工程建設(shè)的對象工程建設(shè)的對象，即建在地上、地下、水中的各種工程設(shè)施，也指所應(yīng)用的材料應(yīng)用的材料、設(shè)備設(shè)備和所進(jìn)行的勘測設(shè)計(jì)所進(jìn)行的勘測設(shè)計(jì)、施工施工、保養(yǎng)、維修保養(yǎng)、維修等技術(shù)。 土木工程與土木工程專業(yè)土木工程與土木工程專業(yè) 建設(shè)的對象建設(shè)的對象它包括房屋建筑工程，公路與城市道路工程，鐵道工程，橋梁工程，遂道工程，機(jī)場工程，地下工程，給水排水工程，港口、水

3、利工程等。土木工程與土木工程專業(yè)土木工程與土木工程專業(yè)土木工程與土木工程專業(yè)土木工程與土木工程專業(yè)建筑工程建筑工程交通工程交通工程水利工程水利工程橋梁工程橋梁工程港口工程港口工程給排水工程給排水工程 土木工程所用的材料土木工程所用的材料分成金屬結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、高分子材料結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)、土結(jié)構(gòu)等。 技術(shù)性質(zhì)技術(shù)性質(zhì)看，土木工程涉及到勘測、設(shè)計(jì)、施工、管理、養(yǎng)護(hù)、維修等。土木工程與土木工程專業(yè)土木工程與土木工程專業(yè)2 2、土木工程專業(yè)、土木工程專業(yè)我國高等學(xué)校土木工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會對大學(xué)本科土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)目標(biāo)、業(yè)務(wù)范圍業(yè)務(wù)范圍、畢業(yè)生基本規(guī)格和基本要求畢業(yè)生基本規(guī)格和基本要

4、求等都做了明確的指導(dǎo)性規(guī)定。土木工程與土木工程專業(yè)土木工程與土木工程專業(yè) 土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)：土木工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要，德智體全面發(fā)展，掌握土木工程學(xué)科的基本理論和基本知識基本理論和基本知識，獲得工程師工程師基本訓(xùn)練基本訓(xùn)練并具有創(chuàng)新精神創(chuàng)新精神的高級專門人才。畢業(yè)生能從事土木工程的設(shè)從事土木工程的設(shè)計(jì)、施工與管理工作，計(jì)、施工與管理工作，具有初步的項(xiàng)目規(guī)劃和研究開發(fā)能力。項(xiàng)目規(guī)劃和研究開發(fā)能力。 四要素：四要素：知識結(jié)構(gòu)、實(shí)踐技能、能力結(jié)構(gòu)、綜合素質(zhì)與創(chuàng)新意識。土木工程與土木工程專業(yè)土木工程與土木工程專業(yè)土木工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)土木工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)知

5、識結(jié)構(gòu)知識結(jié)構(gòu)第一階段公共基礎(chǔ)知識第二階段專業(yè)基礎(chǔ)知識第三階段專業(yè)知識思想道德、心理素質(zhì)及思想道德、心理素質(zhì)及人文、社會科學(xué)基礎(chǔ)知人文、社會科學(xué)基礎(chǔ)知識：識：馬哲、毛概、法律基礎(chǔ)、大學(xué)英語等；自然科學(xué)基礎(chǔ)知識：自然科學(xué)基礎(chǔ)知識：高等數(shù)學(xué)、物理、物理實(shí)驗(yàn)、體育、計(jì)算機(jī)語言與程序設(shè)計(jì)等工程數(shù)學(xué)：工程數(shù)學(xué)：線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)值計(jì)算等；工程力學(xué)：工程力學(xué)：理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、土力學(xué)等；以及工程地質(zhì)、土木工程材料、畫法幾何、基礎(chǔ)工程、工程測量、土木工程施工和概預(yù)算等?？睖y、規(guī)劃、選線、構(gòu)造；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，CAD和其他軟件的應(yīng)用等。土木工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)土木工程專業(yè)人才

6、的知識結(jié)構(gòu)實(shí)踐技能實(shí)踐技能計(jì)算機(jī)應(yīng)用類：計(jì)算機(jī)語言與程序設(shè)計(jì)上機(jī)實(shí)習(xí)，CAD制圖等。實(shí)驗(yàn)類：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、力學(xué)實(shí)驗(yàn)、材料實(shí)驗(yàn)、土工實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)等。實(shí)習(xí)類：認(rèn)識實(shí)習(xí)、測量實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)等。課程設(shè)計(jì)類：房屋建筑類課程設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)類課程設(shè)計(jì)、施工類課程設(shè)計(jì)等、地基基礎(chǔ)類課程設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)土木工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)土木工程專業(yè)人才的知識結(jié)構(gòu)能力結(jié)構(gòu)能力結(jié)構(gòu)自學(xué)能力、工程能力、管理能力、科技開發(fā)能力、表達(dá)能力和公關(guān)能力，以及創(chuàng)新能力。業(yè)務(wù)范圍：業(yè)務(wù)范圍：能在房屋建筑、隧道與地下建筑、公路與城市道路、鐵路工程、橋梁、礦山建筑等的設(shè)計(jì)、施工、管理、咨詢、監(jiān)理、研究、教育、投資和開發(fā)部門從事技術(shù)或管

7、理工作。土木工程與土木工程專業(yè)土木工程與土木工程專業(yè) 基本規(guī)格與基本要求：基本規(guī)格與基本要求： （1）品德和政治思想方面的要求。 （2）主要知識和能力方面的要求：具有基本的人文社會科學(xué)理論知識和素養(yǎng)；具有扎實(shí)的自然科學(xué)基本理論知識自然科學(xué)基本理論知識、專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本理專業(yè)基礎(chǔ)知識和基本理論論；具有綜合應(yīng)用各種手段查詢資料、獲取信息查詢資料、獲取信息的基本能力；具有進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、施工、管理工程設(shè)計(jì)、施工、管理的初步能力；經(jīng)過一定環(huán)節(jié)的訓(xùn)練后，具有研究研究和應(yīng)用開發(fā)的創(chuàng)新和應(yīng)用開發(fā)的創(chuàng)新能力。 （3）身體素質(zhì)方面的要求。土木工程與土木工程專業(yè)土木工程與土木工程專業(yè)二、土木工程發(fā)展簡史二、土木工

8、程發(fā)展簡史 土木工程的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：古代、近代、現(xiàn)代古代、近代、現(xiàn)代。 階段劃分的特征：依據(jù)建造材料、建造理論和建造技術(shù)。土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史古代土木工程古代土木工程1、古代土木工程的歷史跨度、古代土木工程的歷史跨度 約公元前5000年的新石器時(shí)代17世紀(jì)中葉（前后約7000年)2、古代土木工程的特征、古代土木工程的特征 建筑材料以天然材料為主建筑材料以天然材料為主（土、石、木、草、竹等，輔以初級的人造材料，如磚、瓦、青銅、鐵等）； 建造理論主要是以長期建造經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)建造理論主要是以長期建造經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)； 建造技術(shù)以手工工具為主建造技術(shù)以手工工具為主（斧、鑿、鉆、鏟、碾等，簡單

9、的施工機(jī)器，如打樁機(jī)、桅桿起重機(jī)等）。土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史3、古代土木工程的主要結(jié)構(gòu)形式及典型工程、古代土木工程的主要結(jié)構(gòu)形式及典型工程 木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu) 石結(jié)構(gòu)石結(jié)構(gòu) 磚結(jié)構(gòu)磚結(jié)構(gòu)土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史房屋建筑房屋建筑結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史額枋額枋斗拱斗拱木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史北京故宮北京故宮土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史北京故宮北京故宮木結(jié)構(gòu)木結(jié)構(gòu)土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史山西應(yīng)縣木塔山西應(yīng)縣木塔磚石結(jié)構(gòu)（磚石結(jié)構(gòu)（穹頂結(jié)構(gòu)和石拱結(jié)構(gòu)穹頂結(jié)構(gòu)和石拱結(jié)構(gòu)）土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史萬神廟萬神廟古羅馬斗獸場古羅馬斗

10、獸場趙州橋趙州橋埃及金字塔埃及金字塔磚石結(jié)構(gòu)磚石結(jié)構(gòu)土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史都江堰水利工程都江堰水利工程巴黎圣母院大教堂巴黎圣母院大教堂萬里長城萬里長城近代土木工程近代土木工程1、近代土木工程的時(shí)間跨度、近代土木工程的時(shí)間跨度 17世紀(jì)中葉第二次世界大戰(zhàn)前后（即二十世紀(jì)中葉）2、近代土木工程的特征、近代土木工程的特征 建筑材料以人造材料為主建筑材料以人造材料為主（水泥、鋼筋、混凝土等） （1824年波特蘭水泥1867年鋼筋混凝土1859年轉(zhuǎn)爐煉鋼法1886年1928年預(yù)應(yīng)力混凝土）； 建造理論重視科學(xué)理論兼顧經(jīng)驗(yàn)建造理論重視科學(xué)理論兼顧經(jīng)驗(yàn)（虎克定律，牛頓力學(xué)三大定律，庫侖土壓力理論，

11、太沙基理論等）； 建造技術(shù)大規(guī)模使用施工機(jī)械建造技術(shù)大規(guī)模使用施工機(jī)械（從蒸汽機(jī)到內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)的發(fā)展，19世紀(jì)初，歐洲出現(xiàn)了蒸汽機(jī)驅(qū)動的挖掘機(jī)、壓路機(jī)、起重機(jī)等）土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史3 3、近代土木工程的新的結(jié)構(gòu)形式與典型工程、近代土木工程的新的結(jié)構(gòu)形式與典型工程框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)空間桁架結(jié)構(gòu)空間桁架結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史典型工程典型工程土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史法國艾菲爾鐵塔法國艾菲爾鐵塔高高300m芝加哥家庭保險(xiǎn)公司大廈芝加哥家庭保險(xiǎn)公司大廈高高42m，10層層帝國大廈帝國大廈高高381m，102層層土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史金門懸索橋

12、金門懸索橋美國胡佛壩美國胡佛壩現(xiàn)代土木工程現(xiàn)代土木工程1、現(xiàn)代土木工程的時(shí)間跨度、現(xiàn)代土木工程的時(shí)間跨度 起點(diǎn)可定為20世紀(jì)中葉2、現(xiàn)代土木工程的特征、現(xiàn)代土木工程的特征 建筑材料中人造材料的進(jìn)一步發(fā)展建筑材料中人造材料的進(jìn)一步發(fā)展（高性能和高強(qiáng)度的混凝土、低合金鋼以及高分子化學(xué)材料的發(fā)展等）； 建造理論的進(jìn)一步完善建造理論的進(jìn)一步完善（超越線彈性而考慮材料非線性、分析計(jì)算機(jī)理論的進(jìn)步）； 建造技術(shù)的發(fā)展建造技術(shù)的發(fā)展（從單一的施工機(jī)械發(fā)展到機(jī)電計(jì)算機(jī)的一體化）。土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史3、現(xiàn)代土木工程發(fā)展的結(jié)構(gòu)新形式及典型工程、現(xiàn)代土木工程發(fā)展的結(jié)構(gòu)新形式及典型工程 世界高層建筑世界

13、高層建筑土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史哈利法塔哈利法塔原名迪拜塔，又稱迪原名迪拜塔，又稱迪拜大廈或比斯迪拜塔，是位于拜大廈或比斯迪拜塔，是位于阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜的一棟阿拉伯聯(lián)合酋長國迪拜的一棟已經(jīng)建成的摩天大樓，有已經(jīng)建成的摩天大樓，有160層，層，總高總高828米，比臺北米，比臺北101足足高足足高出出320米。米。 世界高層建筑世界高層建筑土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史平安國際金融中心，是位于深圳市。 于2009年8月整理場地開始建設(shè)，2014年12月29日，中建一局稱核心筒混凝土結(jié)構(gòu)在555.5米高度順利封頂，項(xiàng)目建成后總高度將達(dá)到600米；建筑層數(shù)為地上118層,地下5層；設(shè)計(jì)年

14、限為50年。 世界高層建筑世界高層建筑土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史上海中心大廈，是位于上海市。 于2014年8月3日，全面結(jié)構(gòu)封頂，順利到達(dá)632米最高點(diǎn)。主體結(jié)構(gòu)達(dá)到125層（地下五層）、580米的高度。 世界高層建筑世界高層建筑土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史自由大廈位于紐約世貿(mào)中心遺址西北部，主體建筑共70層。加上大廈樓頂上84.1米的廣播電視通訊天線發(fā)射塔，整個(gè)建筑將達(dá)到541.3米。 世界高層建筑世界高層建筑土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史佩重納斯大廈佩重納斯大廈（石油大廈雙塔樓）（石油大廈雙塔樓）馬來西亞吉隆坡馬來西亞吉隆坡高高452 m452 m ， 地上地上8888層層西爾

15、斯大廈西爾斯大廈 美國芝加哥美國芝加哥高高44442.32.3 m m ， 地上地上1 10808層，地下層，地下3層層金茂大廈金茂大廈 中國上海中國上海高高420.420.5 5 m m，地上，地上8888層，地下層，地下3層層101101大廈大廈中國臺北中國臺北高高50509 9 m m，地上，地上10101 1層，地下層，地下5層層 世界大跨度建筑世界大跨度建筑土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史水立方水立方長長116m 寬寬70m 高高30m世界典型電視塔世界典型電視塔土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史加拿大多倫多電視塔加拿大多倫多電視塔（5 55353 m) m)莫斯科電視莫斯科電視塔塔(

16、5(54040 m) m)上海東方明珠電視塔上海東方明珠電視塔(468 m)(468 m)廣州新電視塔廣州新電視塔（600600 m) m)世界典型橋梁世界典型橋梁土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史第二至第四位分別是：舟山西堠門大橋 （跨度1650m） 丹麥大貝爾特東橋(跨度1624 m) （1）世界最大跨度懸索橋）世界最大跨度懸索橋日本明石海峽懸索大橋(主跨1991 m)土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史（2）世界最大跨度斜拉橋）世界最大跨度斜拉橋俄羅斯島大橋（主跨1104 m)第二和第三位的分別是：蘇通大橋（主跨1088 m)香港昂船洲大橋（主跨1018 m)土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史上

17、海盧浦大橋（跨度550 m） 悉尼港灣橋(跨度503 m)（3）世界大跨度鋼拱橋）世界大跨度鋼拱橋土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史挪威拉達(dá)爾隧道（長挪威拉達(dá)爾隧道（長25.8 km) 瑞士圣哥大隧道（長瑞士圣哥大隧道（長16.91 km)世界典型山區(qū)隧道世界典型山區(qū)隧道土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史世界典型海底隧道世界典型海底隧道英吉利海峽隧道（長英吉利海峽隧道（長50.3 km)青函海底隧道（長青函海底隧道（長53.8 km）土木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史瑞士大迪克桑斯壩（高285 m)世界典型大壩世界典型大壩塔吉克斯坦努列克壩（土石壩，高304 m)小灣大壩（拱壩，高294.5 m)土

18、木工程發(fā)展簡史土木工程發(fā)展簡史德國ICE高速運(yùn)輸系統(tǒng)（時(shí)速250km)廣深高速鐵路（時(shí)速160km)德國日本磁懸浮列車（時(shí)速超過500km），以及輕軌和地鐵等高速鐵路的發(fā)展。日本新干線高速鐵路（時(shí)速240km)世界典型高速鐵路世界典型高速鐵路德國磁浮列車德國磁浮列車 日本磁浮列車日本磁浮列車 土木工程與人類生存的關(guān)系土木工程與人類生存的關(guān)系三、土木工程與人類生存的關(guān)系三、土木工程與人類生存的關(guān)系 基本任務(wù)：基本任務(wù)：是建造滿足人類物質(zhì)和精神生活需要的各種工程設(shè)施。 土木工程與人類生存的關(guān)系包括：土木工程與人類生存的關(guān)系包括：土木工程與資源、能源、環(huán)境、土地和災(zāi)害。土木工程的展望土木工程的展望1、重大工程項(xiàng)目將陸續(xù)興建、重大工程項(xiàng)目將陸續(xù)興建日本夢想建造的SKY CITY中國上海擬建的環(huán)球金融大廈等。2、土木工程將向太空、海洋、土木工程將向太空、海洋、地下和荒漠開拓。地下和荒漠開拓。四、土木工程的展望四、土木工程的展望土木工程的展望土木工程的展望3、工程材料向輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能化發(fā)展、工程材料向輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能化發(fā)展 1）傳統(tǒng)材料的改性