土木工程概論修改

土木工程概論修改第1頁/共104頁

土木工程概論課程介紹

《土木工程概論》是工程管理專業(yè)設(shè)置的主要課程，屬于技術(shù)性基礎(chǔ)課。本課程的內(nèi)容分為四大部分，第一部分土木工程綜述；第二部分建筑材料；第三部分建筑構(gòu)造；第四部分工程識(shí)圖。第2頁/共104頁

與其它課程的關(guān)系：是學(xué)習(xí)建筑結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)、工程估價(jià)、工程經(jīng)濟(jì)、項(xiàng)目管理等課程的基礎(chǔ)。第3頁/共104頁

第一部分土木工程綜述

第一章緒論

§1土木工程的概念

第4頁/共104頁建筑工程土木工程的范圍第5頁/共104頁道路工程

土木工程的范圍第6頁/共104頁城市公路土木工程的范圍第7頁/共104頁鐵路工程武廣土木工程的范圍第8頁/共104頁水利工程土木工程的范圍第9頁/共104頁碼頭港口工程土木工程的范圍第10頁/共104頁給排水工程

土木工程的范圍第11頁/共104頁土木工程概論

1.2土木工程需要解決的問題

⑴形成人類活動(dòng)需要的功能良好和舒適美觀的空間和通道。

這是土木工程的根本目的和出發(fā)點(diǎn)!

膠州灣海底隧道俯視圖 膠州灣跨海大橋示意圖第12頁/共104頁土木工程概論1.2土木工程需要解決的問題

⑵能夠抵御自然災(zāi)害或人為作用力。

前者如地震、風(fēng)災(zāi)、水災(zāi)等作用； 后者如工程振動(dòng)、人為破壞等；雷暴驚魂 暴雨洪水襲擊煙臺(tái)國(guó)際機(jī)場(chǎng)第13頁/共104頁土木工程概論哈爾濱陽明灘大橋引橋坍塌3死5傷通車不足1年1.2土木工程需要解決的問題第14頁/共104頁土木工程概論房屋倒塌橋梁斷裂四川大地震映秀鎮(zhèn)1.2土木工程需要解決的問題第15頁/共104頁土木工程概論奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館—“鳥巢”1.2土木工程需要解決的問題

⑶充分發(fā)揮材料的作用。

因?yàn)椴牧蠁栴}是建造土木工程的根本條件；

上海環(huán)球金融中心(492m)第16頁/共104頁土木工程概論

⑷通過有效的技術(shù)途徑和組織手段，利用各個(gè)時(shí)期社會(huì)能夠提供的物質(zhì)設(shè)備條件，“好、快、省”地組織人、財(cái)、物，把社會(huì)所需要的工程設(shè)施建造成功，付諸使用。1.2土木工程需要解決的問題第17頁/共104頁籃子大樓（美國(guó)俄亥俄州）第18頁/共104頁第19頁/共104頁1.3土木工程發(fā)展的回顧

1、古代史

2、近代史

3、現(xiàn)代土木工程第20頁/共104頁

古代史

遠(yuǎn)古時(shí)代的建筑是由土、石頭和木頭等建造的，這也就是”土木“一詞的由來。大規(guī)模的建筑活動(dòng)是從奴隸社會(huì)開始的。以金字塔為代表的埃及古代建筑反映了當(dāng)時(shí)的幾何、測(cè)量和起重機(jī)械知識(shí)已達(dá)到了相當(dāng)高的水平。第21頁/共104頁

總的來說古代土木工程有以下幾種主要結(jié)構(gòu)形式：

石結(jié)構(gòu)－>木結(jié)構(gòu)－>磚結(jié)構(gòu)

古代史第22頁/共104頁金字塔第23頁/共104頁一位叫戴維杜維斯法國(guó)化學(xué)家提出了一個(gè)關(guān)于金字塔建造的全新見解，他認(rèn)為，建造的巨石不是天然的，而是人工澆筑的。他從一位考古學(xué)家那里，得到５塊從埃及胡夫金字塔上取下的小石塊，對(duì)它們逐個(gè)加以化驗(yàn)。出乎意料的是，化驗(yàn)結(jié)果證明，這些石塊由貝殼石灰石組成。盡管考古證明，人類在幾千年前就已掌握混凝土制作技術(shù)，但這些貝殼石灰石澆筑得如此堅(jiān)如磐石，以致很難將它們與花崗巖區(qū)別開來，實(shí)在使人難以相信。埃及金字塔石結(jié)構(gòu)古代史第24頁/共104頁希臘雅典衛(wèi)城曾經(jīng)既是人們祭祀，敬神的場(chǎng)所，又是古代雅典人的精神象征，今天已不再有具體的使用功能，但它的精神象征卻保持下來，并成為希臘城市象征希臘帕提農(nóng)神廟

(Parthenon，公元前447-前432年)第25頁/共104頁古代土木工程典范古羅馬斗獸場(chǎng)第26頁/共104頁古代土木工程典范法國(guó)的巴黎圣母院

第27頁/共104頁古代土木工程典范羅馬的圣彼得大教堂

第28頁/共104頁中國(guó)古代土木工程典范

－－磚石結(jié)構(gòu)中國(guó)長(zhǎng)城第29頁/共104頁萬里長(zhǎng)城第30頁/共104頁萬里長(zhǎng)城第31頁/共104頁故宮是中國(guó)傳統(tǒng)建筑藝術(shù)的結(jié)晶，它體出當(dāng)時(shí)帝王至尊、江山永固的主題思想，創(chuàng)造出巍峨壯觀、富麗堂皇的組群空間和建筑形象，堪稱中國(guó)古代大型組群布置的典范第32頁/共104頁中國(guó)古代土木工程典范

－－橋梁工程河北趙州橋第33頁/共104頁趙州橋第34頁/共104頁中國(guó)古代土木工程典范

－－水利工程四川都江堰第35頁/共104頁都江堰第36頁/共104頁山西應(yīng)縣木塔

塔位于山西省應(yīng)縣西街北側(cè)，建于遼清寧二年（公元1056年）。原名“佛宮寺釋迦塔”，因塔身全部用木質(zhì)構(gòu)成，俗稱木塔。

塔為樓閣式，用優(yōu)質(zhì)松木建成，高67.13米，底層直徑30米，平面呈八角形。塔剎高10米，塔的第一層有高10米的釋迦像。塔壁上有6幅如來佛像。像及壁畫為遼代風(fēng)格。應(yīng)縣木塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精巧，保存至今已近千年，是我國(guó)現(xiàn)存木構(gòu)建筑之最。木結(jié)構(gòu)古代史第37頁/共104頁17世紀(jì)中葉——第二次世界大戰(zhàn)前后（歷時(shí)約300年）這個(gè)時(shí)期，土木工程形成獨(dú)立學(xué)科（civilengineering）1.理論發(fā)展：1683年，伽利略首次用公式表達(dá)了梁的設(shè)計(jì)理論1687年，牛頓力學(xué)創(chuàng)立奠定了土木工程的力學(xué)分析基礎(chǔ)；1825年，納斯建立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法。近代史第38頁/共104頁

2.材料發(fā)展：1824年發(fā)明了波特蘭水泥，1859年轉(zhuǎn)爐煉鋼法，鋼材大量生產(chǎn)并用于土木；1867年鋼筋混凝土開始應(yīng)用1928年預(yù)應(yīng)力混凝土發(fā)明近代史第39頁/共104頁

（1）鐵路、地鐵的誕生（2）高層建筑和大跨橋梁的出現(xiàn)（3）水利建設(shè)的發(fā)展-蘇伊士和巴拿馬運(yùn)河3.近代建筑的發(fā)展近代史第40頁/共104頁

（1）鐵路誕生4.近代案例1825年英國(guó)人史蒂文生制造的“運(yùn)動(dòng)一號(hào)”蒸汽機(jī)車，在斯托克頓至達(dá)林頓間開始營(yíng)業(yè)，從此世界第一條鐵路正式誕生。近代史第41頁/共104頁

（2）地鐵誕生1863年倫敦修建了第一條地鐵線。近代史第42頁/共104頁

（3）芝加哥家庭保險(xiǎn)公司大廈

建于1883－1885年，共10層，高55米，是世界上第一幢按現(xiàn)代鋼框架結(jié)構(gòu)原理建造的高層建筑，摩天大樓建造之先河。近代史第43頁/共104頁（4）蘇伊士運(yùn)河1869年完成的蘇伊士運(yùn)河溝通紅海與地中海，使大西洋、地中海與印度洋聯(lián)結(jié)起來，大大縮短了東西方航程。從歐洲大西洋沿岸各國(guó)到印度洋縮短5,500～8,009公里；從地中海各國(guó)到印度洋縮短8,000～10,000公里；對(duì)黑海沿岸來說，則縮短了12,000公里。近代史第44頁/共104頁（4）蘇伊士運(yùn)河近代史第45頁/共104頁

（5）大跨和高層建筑出現(xiàn)①1931年美國(guó)帝國(guó)大廈。102層，378米，保持世界紀(jì)錄40年②1936年美國(guó)金門大橋。世界上第一座跨度過千的大橋，1280m，懸索橋

近代史第46頁/共104頁

所謂中國(guó)近代史是指從1840年鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)開始，到1949年中華人民共和國(guó)建立這一時(shí)間范圍。近代中國(guó)的土木建筑史深深地打上了半殖民地半封建社會(huì)的烙印?？偟恼f來，這以時(shí)期我國(guó)內(nèi)憂外患頻繁，土木建筑業(yè)進(jìn)展緩慢。解放前,我國(guó)在大江大河建橋極少。在長(zhǎng)江上沒有一座鐵路橋梁，京廣線被切斷于武漢；京滬線在浦口靠輪渡過江。在黃河上也僅有兩座鐵路橋梁。近代史第47頁/共104頁

中國(guó)近代典型建筑

①1909詹天佑主持修建京張鐵路；近代史第48頁/共104頁

②1934上海建24層國(guó)家飯店；

③1937茅以升主持建造錢塘江大橋；中國(guó)近代典型建筑近代史第49頁/共104頁

現(xiàn)代土木工程

隨著社會(huì)的發(fā)展，土木工程達(dá)到一個(gè)新的高度，這一時(shí)期土木工程的主要特點(diǎn)：

1.功能要求多樣化隨著科技的發(fā)展，很多工業(yè)建筑物提出了恒溫、恒濕、防微振、防腐蝕、防磁、防輻射、無微塵等要求，對(duì)建筑物的功能有更多的要求。第50頁/共104頁2.城市建設(shè)立體化表現(xiàn)在：①城市高層建筑的興建；②城市交通的立體化；立交橋、地鐵等現(xiàn)代土木工程第51頁/共104頁第一名：阿聯(lián)酋迪拜塔

第52頁/共104頁第二名：麥加皇家鐘塔飯店麥加皇家鐘塔飯店是一棟位于沙特阿拉伯王國(guó)的伊斯蘭教圣城麥加的復(fù)合型建筑。建筑建筑高度601米，共95層。這棟建筑于2012年完工，完工后坐擁許多頭銜，包括世界最高的飯店、世界最高的鐘塔、世界最大鐘面，世界最大的樓板面積?，F(xiàn)在是世界第二高樓。第53頁/共104頁第三名：臺(tái)北101大廈

被稱為“臺(tái)北新地標(biāo)”的101大樓于1998年1月動(dòng)工，主體工程于2003年10月完工。有世界最大且最重的“風(fēng)阻尼器”，還有兩臺(tái)世界最高速的電梯，從一樓到89樓，只要39秒的時(shí)間。在世界高樓協(xié)會(huì)頒發(fā)的證書里，臺(tái)北101大樓拿下了“世界高樓”四項(xiàng)指標(biāo)中的三項(xiàng)世界之最，即“最高建筑物”(508米)、“最高使用樓層”(438米)和“最高屋頂高度”(448米)。第54頁/共104頁第55頁/共104頁第56頁/共104頁上海環(huán)球金融中心：世界第四第57頁/共104頁第58頁/共104頁高達(dá)780米的迪拜塔設(shè)計(jì)總高度達(dá)632米的上海中心大廈超過420.5米的金茂大廈和492米的上海環(huán)球金融中心，成為中國(guó)第一高樓，也將成為完全符合“綠色建筑”標(biāo)準(zhǔn)的摩天大樓?！吧虾Ｖ行摹蔽挥谄謻|小陸家嘴地區(qū)，其建筑設(shè)計(jì)方案由美國(guó)Gensler建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所完成，主體建筑結(jié)構(gòu)高度為580米，總高度632米，是目前中國(guó)國(guó)內(nèi)規(guī)劃中的第一高樓,有望于2014年竣工

第59頁/共104頁第60頁/共104頁韓國(guó)第三大城市仁川決定在一片剛開墾的空地上，蓋一座體現(xiàn)其崛起雄心的世界級(jí)摩天大樓——兩棟高614米的雙子大樓。第61頁/共104頁

“自由之塔”是紐約世貿(mào)中心遺址重建工程的重點(diǎn)，新設(shè)計(jì)后高541.3米。

最新公布的方案中，“自由之塔”的基座將由原來的平行四邊形改為正方形，與交通主干道的距離也由7.6米增加到27.4米，以更好地防止汽車炸彈的襲擊，大樓的承重墻也將用可抗擊爆炸的鋼板來加固。

新的設(shè)計(jì)方案將使“自由之塔”成為世界上最堅(jiān)固、最安全的摩天大樓。第62頁/共104頁北京第一高樓528m中國(guó)尊第63頁/共104頁第五名：香港環(huán)球貿(mào)易廣場(chǎng)，484m第64頁/共104頁現(xiàn)代有代表性的工程

馬拉西亞吉隆坡雙塔大廈，地上88層、高452米。1993年12月動(dòng)工，1996年2月封頂。目前是世界第六第65頁/共104頁第七名：紫峰大廈450m第66頁/共104頁現(xiàn)代有代表性的工程

世界第八,韋萊集團(tuán)大廈

位于芝加哥的西爾斯大廈，110層、高443米，曾保持世界第一20多年。1973年竣工。第67頁/共104頁第68頁/共104頁第九名：京基100，441.7m第69頁/共104頁第70頁/共104頁第十名：廣州國(guó)際金融中心，438.6m第71頁/共104頁第72頁/共104頁前十名排行榜第一：哈利法塔原名迪拜塔，828m第二：麥加皇家鐘塔飯店601m第三：中國(guó)臺(tái)北的101大廈，508m第四：上海環(huán)球金融中心，492m第五：香港環(huán)球貿(mào)易廣場(chǎng)，484m第六：馬拉西亞吉隆坡雙塔大廈，地上88層、高452米第七：南京紫峰大廈450m第八：韋萊集團(tuán)大廈位于芝加哥的西爾斯大廈，110層、高443米第九：深圳京基100，441.7m第十：廣州國(guó)際金融中心，438.6m第73頁/共104頁現(xiàn)代有代表性的工程

上海金茂大廈，88層、高421米。1998年8月建成。第74頁/共104頁第75頁/共104頁第76頁/共104頁第77頁/共104頁3.交通工程的快速化

①高速公路的興建；高速公路在二戰(zhàn)前出現(xiàn)，二戰(zhàn)后大規(guī)模興建，現(xiàn)在總里程超過了17萬公里；②高速鐵路；

1964年日本在東京和大阪間建成了世界上第一條高速鐵路，長(zhǎng)515km，時(shí)速達(dá)210km。③航空④磁懸浮鐵路

2003年世界第一條用于商業(yè)的磁懸浮鐵路在上海建成上海磁懸浮現(xiàn)代土木工程第78頁/共104頁4.工業(yè)設(shè)施的大型化

（1）特大橋興建；（2）超高層結(jié)構(gòu)；（3）大跨度結(jié)構(gòu)（4）長(zhǎng)大隧道（5）大型水利工程（6）特種結(jié)構(gòu)現(xiàn)代土木工程第79頁/共104頁（1）特大橋的修建

明石海峽大橋是于1998年4月建成的世界上跨度最大的懸索橋。這座大橋架設(shè)在神戶市和淡路島北端之間的明石海峽上，大橋全長(zhǎng)3,910米。

現(xiàn)代土木工程第80頁/共104頁（1）特大橋的修建

蘇通大橋跨度最大斜拉橋主跨1088m江蘇省2008現(xiàn)代土木工程第81頁/共104頁（1）特大橋的修建

上海盧浦大橋跨度最大的拱橋主跨550m江蘇省2008現(xiàn)代土木工程第82頁/共104頁（1）特大橋的修建

武漢長(zhǎng)江大橋主跨1156m湖北省1957現(xiàn)代土木工程第83頁/共104頁拱橋（施工中的盧浦大橋）現(xiàn)代土木工程第84頁/共104頁加拿大多倫多電視塔（549m)莫斯科電視塔(537m)上海東方明珠電視塔(468m)2）高層和超高層建筑現(xiàn)代土木工程第85頁/共104頁①大跨預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)：預(yù)應(yīng)力混凝土；預(yù)應(yīng)力鋼桁架②大跨空間鋼結(jié)構(gòu)和懸索結(jié)構(gòu)

如首都體育館（跨度99m平板)；上海體育館（直徑110m平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu)）；秦俑陳列館（跨度70m的三鉸拱鋼結(jié)構(gòu)）等。（3）大跨結(jié)構(gòu)現(xiàn)代土木工程第86頁/共104頁新奧法、盾構(gòu)法、TBM等①海底隧道青涵海底隧道，長(zhǎng)54km（海底隧道之最）；英吉利海峽海底隧道全長(zhǎng)50.5km，其中海底部分長(zhǎng)37km。②山區(qū)隧道挪威拉達(dá)爾隧道（長(zhǎng)25.8km)1999年西康鐵路秦嶺隧道，長(zhǎng)18.4km。（4）長(zhǎng)大隧道現(xiàn)代土木工程第87頁/共104頁海底隧道立體示意圖現(xiàn)代土木工程第88頁/共104頁52m22m服務(wù)隧道廈門翔安海底隧道行車隧道：設(shè)三車道，凈寬13.5m，凈高10.5m，建筑內(nèi)輪廓面積122平米；服務(wù)隧道：凈寬6.5m，凈高6m，建筑內(nèi)輪廓面積33平米；上部為檢修車輛和逃生通道下部為市政管廊：1米直徑供水管、22萬伏高壓電纜、通信光纜施工過程中超前掘進(jìn)兼作地質(zhì)導(dǎo)洞第89頁/共104頁世界上最高的混凝土重力壩﹐高285m，位于瑞士羅羅納河支流迪克桑斯河上。瑞士大迪克桑斯壩（5）水利工程現(xiàn)代土木工程第90頁/共104頁三峽水利樞紐工程大壩為混凝土重力壩，壩高190m。三峽大壩現(xiàn)代土木工程第91頁/共104頁（6）特種結(jié)構(gòu)拼裝結(jié)構(gòu)：如拼裝架橋機(jī)、拼裝龍門吊機(jī)等拼裝式千噸負(fù)重走行龍門吊機(jī)

現(xiàn)代土木工程第92頁/共104頁1.4土木工程發(fā)展趨勢(shì)第93頁/共104頁

1、重大工程項(xiàng)目將陸續(xù)修建在本世紀(jì)，由于新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新施工方法的出現(xiàn)，人類將有可能從事規(guī)模巨大的土木工程建設(shè)，從事土木工程的人們將為改造世界作出新的貢獻(xiàn)，取得新的突破。如：芝加哥國(guó)際貿(mào)易大廈；磁浮式列車的研制雖然處于試驗(yàn)階段，日本的磁浮式列車時(shí)速已達(dá)500多公里。

第94頁/共104頁

未來全球最高建筑物？目前正在建設(shè)中的的AlBurj高達(dá)1200米，將建筑建在迪拜外海的人工島上。施工難度相當(dāng)大，稱的上人類建筑商的壯舉了。

1、重大工程項(xiàng)目將陸續(xù)修建第95頁/共104頁

著名美藉華裔建筑師崔悅君計(jì)劃在人口密集的舊金山市建造一座高2英里的圓錐形建筑，它將有500層高，底座直徑達(dá)到1829米，可以容納100萬人居住。1、重大工程項(xiàng)目將陸續(xù)修建第96頁/共104頁

日本東京計(jì)劃建造“X-Seed4000”摩天巨塔，高4000米，共800層，是可居住100萬人超級(jí)建筑，根據(jù)設(shè)計(jì)，該摩天建筑中居民主要生活在2000米以下的樓層中，更高的地方由于空氣寒冷，可能會(huì)被建造成滑雪場(chǎng)等設(shè)施。一旦建造成功，它的高度將是美國(guó)紐約帝國(guó)大廈的9倍之多。但是這個(gè)龐大的建筑卻是建筑工程的白日夢(mèng)。如果要在地震頻繁發(fā)生的日本建得安穩(wěn)，最好建在海上，而不是建立在陸地上。

1、重大工程項(xiàng)目將陸續(xù)修建第97頁/共104頁

2、土木工程向太空、海洋、