土木課件土木概論

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土木學(xué)院土木專業(yè)2012級(jí)新同學(xué)!

WelcometoHohaiUniversity!《土木水利專業(yè)導(dǎo)論》課程土木水利專業(yè)導(dǎo)論

Introductiontocivilandwaterconservancyengineering

主講：沈德建主要聯(lián)系方式E-mail:shendejian@；辦公電話：83786183QQ：9672986手機(jī)級(jí)信箱：hohaicivil@密碼：civil2012《土木水利專業(yè)導(dǎo)論》課程安排時(shí)間：4-7周，周二上午第二大節(jié)；周五下午第一大節(jié)教材：《土木工程概論》(第二版)

羅福午主編，武漢工業(yè)大學(xué)出版社參考書：《土木工程概論》1989.3

丁大鈞、蔣永生編著，東南大學(xué)出版社

《土木工程概論》2001.7

江見鯨、葉志明主編，高等教育出版社

《土木工程概論》2004，張立偉主編，機(jī)械工業(yè)出版社作業(yè)寫一份自我介紹主要內(nèi)容：

1、介紹自己的基本情況，可以包括家庭、高考情況、個(gè)人愛好，成長的種種值得記憶與懷念的事；

2、為什么選擇土木工程，對(duì)土木工程了解多少；

3、對(duì)老師上課的要求，希望能得到關(guān)于土木工程的那些方面的信息。主要要求：

1、說明自己的特點(diǎn)，能讓別人通過你的介紹記住你；

2、文體不限，字?jǐn)?shù)不限，圖文并茂，紙張請(qǐng)用河海大學(xué)信箋或A4紙；

3、學(xué)習(xí)班委按學(xué)號(hào)收齊后，9月21日上課時(shí)交；

4、不少于1頁紙?；疽笊险n時(shí)不準(zhǔn)開手機(jī)。提前進(jìn)教室。不得無故缺課與遲到、早退。記錄下上課中提到的問題，在最后的學(xué)習(xí)報(bào)告中回答。課程考試方式1、課程結(jié)束寫報(bào)告，占60%；2、平時(shí)表現(xiàn)，占20%；包括上課情況，有無違紀(jì)情況，課堂回答問題情況。3、所寫的自我介紹等，占20%。課程目的對(duì)土木工程專業(yè)有一個(gè)初步了解對(duì)大學(xué)的學(xué)習(xí)方法有一個(gè)初步的了解對(duì)大學(xué)的學(xué)習(xí)目的有一個(gè)初步的了解對(duì)自己的人生做好規(guī)劃第一講土木工程的歷史、現(xiàn)狀和未來土木工程的定義(內(nèi)涵)土木工程的發(fā)展歷史(古代、近代、現(xiàn)代)土木工程的未來土木工程的學(xué)習(xí)建議土木工程的定義(1)中國國務(wù)院學(xué)位辦在學(xué)科簡(jiǎn)介中的定義：土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)總稱。

既指工程建設(shè)的對(duì)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、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)。土木工程的定義(2)一般認(rèn)為：土木工程是指采用工程材料，如土、石、磚、木、混凝土、鋼材、塑料、塑鋼和鋁合金等材料，修建房屋、道路、鐵路、橋涵、隧道、運(yùn)河、堤壩、港口、特種工程和市政衛(wèi)生工程等的生產(chǎn)活動(dòng)和工程技術(shù)。

這種生產(chǎn)活動(dòng)和工程技術(shù)包括對(duì)上述各類工程的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、維修等活動(dòng)以及它們所需要的相應(yīng)工程技術(shù).土木工程的定義(3)土木工程與衣、食、住、行的關(guān)系：?。褐苯雨P(guān)系。建造各種類型的建筑物。衣、食、行：直接和間接關(guān)系并存。

行，建造鐵路、道路、橋梁(直接)；制造汽車、輪船、飛機(jī)(間接)。

食，打井取水、興修水利、農(nóng)田灌溉、城市供水和排水。

衣，制衣車間，紡紗、織布(間接)。發(fā)射人造衛(wèi)星、生產(chǎn)鋼鐵、科學(xué)研究、舉行晚會(huì)等都離不開建筑物、構(gòu)筑物和各種工程設(shè)施。

解決目前的電力緊張離不開土木工程!

因此，土木工程具有民用性。土木工程的定義(4)土木工程名詞的由來：

CivilengineeringMilitaryengineering土木工程機(jī)械工程化工工程電氣工程電氣、機(jī)械、化工工程獨(dú)立金、木、水、火、土土木工程的定義(5)土木工程的抵御能力：土木工程爆炸風(fēng)地震溫度重力撞擊土木工程人員的任務(wù)？土木工程的定義(6)土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)：土木工程學(xué)科的出發(fā)點(diǎn)和歸宿土木工程學(xué)科對(duì)人類社會(huì)肩負(fù)的職責(zé)經(jīng)濟(jì)美觀實(shí)用土木工程的發(fā)展歷史古代的土木工程近代的土木工程現(xiàn)代的土木工程古代的土木工程17世紀(jì)中葉時(shí)間：新石器時(shí)代公元前5000年約6650年沒有理論依靠經(jīng)驗(yàn)石塊、草筋、土坯、磚斧、錘、刀、鏟和石夯古代的土木工程萬里長城：勤勞和智慧的結(jié)晶古代燦爛文明的代表世界聞名的旅游勝地長城的保護(hù)問題問題：萬里長城是如何定位的？東起山海關(guān)西至嘉峪關(guān)磚石結(jié)構(gòu)古代的土木工程趙州橋：

時(shí)間：公元590-608年間，隋代早于歐洲同類橋約1000年

地點(diǎn)：河北省洨河上

結(jié)構(gòu)：敞肩式單孔圓弧弓形石拱橋

尺寸：全長50.82米，橋面寬約10米，跨度37.02米，拱圈矢高7.32米，組成：28條并列的石條砌成拱圈地位：材料使用、結(jié)構(gòu)受力、藝術(shù)造型、經(jīng)濟(jì)都達(dá)到極高成就，世界上最早的敞肩式拱橋。單孔圓弧弓形趙州橋小拱作用：減輕自重、便于排洪、美觀、節(jié)省材料古代的土木工程山西應(yīng)縣木塔：時(shí)間：公元1056年尺寸：塔高67.3米、八角形底層直徑30.27米結(jié)構(gòu)：塔共九層

3米左右長木柱支頂重疊內(nèi)外兩環(huán)柱網(wǎng)

交圈扶壁雙層套筒結(jié)構(gòu)

地位：中國唯一現(xiàn)存的木塔應(yīng)縣木塔古代的土木工程故宮：時(shí)間：明永樂五年持續(xù)時(shí)間14年

用途：明、清

兩代皇宮結(jié)構(gòu)：磚石、木結(jié)構(gòu)

故宮古代的土木工程都江堰：時(shí)間：公元前256-前251年地點(diǎn)：成都平原西部的岷江上地位：年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程。組成：魚嘴、寶瓶口、飛沙堰作用：防洪、水運(yùn)、供水、灌溉特點(diǎn)：江水自動(dòng)分流、

自動(dòng)排沙、控制進(jìn)水流量等問題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國”。

http:///china/dujiangyan內(nèi)江金剛堤外江都江堰都江堰—飛沙堰都江堰—寶瓶口古代的土木工程布達(dá)拉宮：

地點(diǎn)：拉薩市西部的布達(dá)拉山上用途：政治和宗教合一

時(shí)間：建于公元7世紀(jì)，達(dá)賴五世先后花了50年的時(shí)間重建這座宮殿

特點(diǎn)：是一座色彩對(duì)比十分強(qiáng)烈的建筑。在高原凜冽、清新的空氣和藍(lán)天的襯托下，確實(shí)有一種令人震撼的力量。這使得布達(dá)拉宮在建筑藝術(shù)上成為世界屋脊的奇寶。

古代的土木工程巴黎圣母院：時(shí)間：公元1163－1250結(jié)構(gòu)：磚石拱圈用途：宗教與世俗生活地位：教堂建筑的代表（西歐）古代的土木工程埃及的金字塔：時(shí)間：公元前2700年至前2600年特點(diǎn)：神權(quán)和王權(quán)的結(jié)合地位：東方四大奇跡之一東方四大奇跡：中國的萬里長城，印度尼西亞的婆羅浮屠，柬埔寨的吳哥古跡

古代的土木工程吳哥古跡凡爾賽宮巴比倫古城

近代的土木工程時(shí)間：17世紀(jì)中葉至20世紀(jì)中葉300年間特點(diǎn)：1.有力學(xué)和結(jié)構(gòu)理論作指導(dǎo)

2.磚、瓦、木、石等廣泛的使用；

3.混凝土、鋼材、鋼筋混凝土、早期的預(yù)應(yīng)力混凝土得到發(fā)展

4.施工技術(shù)進(jìn)步很大，建造規(guī)模日益擴(kuò)大，建造速度大大加快近代的土木工程近代土木工程的大事：意大利學(xué)者伽利略在1638年出版的著作《關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明》中論述了建筑材料的力學(xué)性質(zhì)和梁的強(qiáng)度，首次用公式表達(dá)了梁的設(shè)計(jì)理論。英國科學(xué)家牛頓在1687年總結(jié)了力學(xué)三大定律，它們是土木工程設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)。瑞士數(shù)學(xué)家歐拉1744年出版的《曲線的變分法》建立了柱的壓屈理論，得到計(jì)算柱的臨界受壓力的公式，為分析土木工程結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定問題奠定了基礎(chǔ)。1825年納維建立了土木工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的容許應(yīng)力法；19世紀(jì)末里特爾等人提出極限平衡的概念。他們都為土木工程結(jié)構(gòu)理論分析打下了基礎(chǔ)。近代的土木工程近代土木工程的大事：1859年發(fā)明了貝賽麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法，使得鋼材得以大量生產(chǎn)，并能越來越多的應(yīng)用于土木工程。1824年英國人阿斯普丁取得了波特蘭水泥的專利權(quán)，1850年開始生產(chǎn)。這是形成混凝土的主要材料，使得混凝土在土木工程中得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)初，有人發(fā)表了水灰比等學(xué)說，初步奠定了混凝土強(qiáng)度的理論基礎(chǔ)。1867年法國人莫尼埃用鋼絲加固混凝土制成花盆，并把這種方法推廣到工程，建造了一座蓄水池，這是應(yīng)用鋼筋混凝土的開端。1875年，他主持建造了第一座長16米的鋼筋混凝土橋。1883年美國在芝加哥建造的11層保險(xiǎn)公司大樓，是世界上最先用鐵框架（部分鋼梁）承受全部大樓里的重力，外墻僅為自承重墻的高層建筑。1889年法國在巴黎建成的高300米的埃菲爾鐵塔，使用材料約8000噸，它是近代鋼高層建筑結(jié)構(gòu)的萌芽。1886年美國人杰克遜首先應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土制作建筑配件，后又用它制作樓板。1930年法國工程師弗涅希內(nèi)將高強(qiáng)度鋼絲用于預(yù)應(yīng)力混凝土，克服了因混凝土徐變?cè)斐伤┘拥念A(yù)應(yīng)力完全喪失的問題。于是，預(yù)應(yīng)力混凝土在土木工程中得到廣泛應(yīng)用。近代的土木工程土木工程在鐵路、公路、橋梁建設(shè)中的發(fā)展：1779年英國用鑄鐵建成跨度為30.5米的拱橋；1826年英國用鍛鐵建成第一座跨度為177米懸索橋；1890年英國又建成兩孔主跨達(dá)521米的懸臂式桁架橋?，F(xiàn)代橋梁的三種基本形式（梁式橋、拱橋、懸索橋）相繼出現(xiàn)。

1825年英國人斯蒂芬森在英格蘭北部斯多克斯和達(dá)林頓之間修筑了世界第一條長21公里的鐵路；1863年，英國又在倫敦建成了世界第一條地下鐵路。1931-1942年，德國率先修筑了長達(dá)3860公里的高速公路網(wǎng)。1906年美國舊金山大地震，1923年日本關(guān)東大地震，自然災(zāi)害推動(dòng)了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和工程抗震技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代的土木工程時(shí)間：20世紀(jì)中葉第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后至今的土木工程

現(xiàn)代土木工程的特征現(xiàn)代土木工程的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代土木工程的特征

土木工程功能化(功能要求多樣化）

Mall，IntelligentHouse，SmartHouse

城市建設(shè)立體化

上天入地

交通運(yùn)輸高速化

ExpressWay，F(xiàn)reeWay，HighWay

水利工程大型化

三峽大壩，水庫，水電站土木工程功能化－特征之一現(xiàn)代土木工程超出挖土蓋房，架梁為橋的范圍。公共和住宅建筑物要求建筑、結(jié)構(gòu)、給水排水、采暖、通風(fēng)、供燃?xì)?、供電等現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備結(jié)合成整體，而不僅僅要求土木工程提供“徒有四壁”、“風(fēng)雨不浸”的房屋骨架。工業(yè)建筑物往往要求恒溫、恒濕、防微振、防腐蝕、防輻射、防火、防爆、防磁、防塵、防高（低）溫、耐高（低）濕，并向大跨度、超重型、靈活空間方向發(fā)展。發(fā)展高技術(shù)和新技術(shù)對(duì)土木工程提出高標(biāo)準(zhǔn)要求。如發(fā)展核工業(yè)需要建造安全度極高的核反應(yīng)堆和核電站；研究微觀世界需要建造技術(shù)要求極高的加速度工程；發(fā)展海洋采、煉、貯油事業(yè)要求建造多功能的海洋工程，如海上鉆井平臺(tái)、海上煉油廠、海底油庫等。城市建設(shè)立體化－特征之二高層建筑的大量興起地下工程的高速發(fā)展城市高架公路、立交橋大量出現(xiàn)高層建筑的大量興起由于不少國家城市人口大量聚集，密度猛增，造成城市用房緊張、地價(jià)昂貴，因此就迫使建筑物向空中發(fā)展，不少國家的高層建筑物幾乎占整個(gè)城市建筑面積的30-40%。美國的高層建筑數(shù)量最多，高度在160-200米的建筑就有100多棟。近十年來，中國、馬來西亞、新加坡、韓國的高層建筑有了很大的發(fā)展。目前世界排名前十的高層建筑中，亞洲有6幢。

高層建筑的大量興起自1885年美國興建第一幢高層建筑－－芝加哥家庭保險(xiǎn)公司大樓（11層，55米）以來，高層建筑的發(fā)展是很快的。1931年建成的紐約帝國大廈（102層，381米），保持世界最高建筑的記錄達(dá)41年之久。1972年建造的兩幢世界貿(mào)易中心大廈（110層，417米，415米），打破了帝國大廈高度的記錄。1974年美國又建成了芝加哥西爾斯大廈（110層，443米），它的高度保持世界最高水平達(dá)22年。1996年馬來西亞雙塔石油大廈（452米）建成。1998年建成的金茂大廈（88層，420.5米）。上海建造的環(huán)球金融中心（492米）。臺(tái)北101大樓(高508米)。臺(tái)北101大樓臺(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，“最高建筑物”（508米）；“最高使用樓層”（438米）；“最高屋頂高度”（448米）；“世界最高天線高度”；美國芝加哥的西爾斯大樓所保有。

上海金茂大廈

金茂大廈是由中國上海對(duì)外貿(mào)易中心股份有限公司獨(dú)家投資5.6億美元建設(shè)的一座88層的超高層大廈，建筑高度420.5米，建筑面積28.9萬平方米，于1998年8月28日竣工。她是中國改革開放、經(jīng)濟(jì)騰飛的象征之一。金茂大廈主樓1～52層為辦公用房，53～87層為五星級(jí)賓館，88層為觀光層，裙樓為金融、商業(yè)、服務(wù)、康樂等多功能設(shè)施。設(shè)計(jì)者為美國S.O.M事務(wù)所。大廈充分體現(xiàn)了中國傳統(tǒng)的文化與現(xiàn)代高新科技相融合的特點(diǎn)，既是中國古老塔式建筑的延伸和發(fā)展，又是海派建筑風(fēng)格在浦東的再現(xiàn)。地下工程的高速發(fā)展地下鐵路地下商場(chǎng)地下停車場(chǎng)地下體育館地下影劇院地下廠房地下倉庫城市高架公路、立交橋交通運(yùn)輸高速化－特征之三高速公路的大規(guī)模修建電氣化鐵路形成和發(fā)展長距離海底隧道的出現(xiàn)高速公路的大規(guī)模修建鐵路電氣化1964年10月世界鐵路運(yùn)營史上第一塊高速金牌在日本東京至大阪的“新干線”上誕生，它的行車時(shí)速達(dá)310公里，為普通鐵路的三倍。1983年建成的法國巴黎到里昂的高速鐵路運(yùn)行時(shí)速高達(dá)270公里，把高速鐵路的發(fā)展推向新階段。上海的磁懸浮列車設(shè)計(jì)時(shí)速505公里京滬高速鐵路也已運(yùn)行。上海的磁懸浮列車長距離海底隧道的出現(xiàn)日本越過津輕海峽連接本川與北海道的青函海底鐵路隧道長達(dá)53.85公里，是世界上最長的海底鐵路隧道，它的埋深為140米。1990年貫通的英法海峽隧道長

50.5公里。我國1970年建成通車的第一條水底隧道(上海黃埔江隧道)全長2.76公里。

水利工程大型化－特征之四最高的重力壩是瑞士的大狄克遜壩，壩高285米；最高的拱壩是前蘇聯(lián)于1981年建成的英古里壩，壩高為271.5米；最高的土石壩是塔吉克共和國的羅貢壩，壩高325米。我國建國以來對(duì)水利工程的建設(shè)非常重視，經(jīng)過50多年的努力，已取得輝煌的成績(jī)，興建了86000多座水庫，是世界上水庫最多的國家之一；已建成的高重力壩有劉家峽實(shí)體重力壩，高147米；烏江渡拱形重力壩，高165米；已建成的拱壩有青海龍羊峽拱壩，壩高178米；湖北省清江隔河巖拱壩，壩高151；已建成的高土石壩為陜西省石頭河壩，壩高105米。三峽大壩三峽大壩位置現(xiàn)代土木工程的發(fā)展趨勢(shì)建筑材料的輕質(zhì)、高強(qiáng)化

施工過程的工業(yè)、裝配化

設(shè)計(jì)理論的精確、科學(xué)化土木工程的未來未來房屋海上城市月球工廠太空新居未來房屋未來的房屋將再也找不到磚、瓦等古老的材料，而是用各種各樣的塑料、玻璃、輕金屬以及許多新型輕金屬材料建造的。蓋房子將是一件十分簡(jiǎn)單的事情，因?yàn)榻ㄖ牧洗蠖际穷A(yù)制的，用機(jī)器人蓋房子就象小孩子搭積木一樣。打不碎并不沾塵的玻璃；根據(jù)溫度差改變色彩的墻壁