《土木工程概论》第讲绪论

1、,土木工程概论,土木工程概论 Introduction of Civil Engineering,Email:,1,PPT学习交流,参考书,土木工程概论 叶志明 主编 高等教育出版社 2009年,2,PPT学习交流,学时安排：32学时，每周4学时 上课形式：以课件为主，板书为辅 学习方法：重在理解，做好笔记 课堂纪律：认真听讲 考勤要求：不准迟到早退，有事可以请假 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,注意事项,3,PPT学习交流,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

2、5讲 建筑工程（1） 第6讲 建筑工程 （2） 第7讲 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,4,PPT学习交流,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,5,PPT学习交流,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。

3、 【教学难点】本讲无难点。,第1讲 绪论,共78张,第2张,6,PPT学习交流,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,7,PPT学习交流,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,8,PPT学习交流,土木工程概论,水利工程,铁路工程,桥梁工程,共78张,第5张,9,PPT学习交流,土木工程概论,机场建筑 隧道建筑 港 口 建 筑,

4、共78张,第6张,10,PPT学习交流,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,11,PPT学习交流,土木工程概论,设 计,施 工,爆破 吊装,共78张,第8张,12,PPT学习交流,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,13,PPT学习交流,土木工程概论,共78张,第10张,1.1

5、 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,14,PPT学习交流,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,15,PPT学习交流,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,16,PPT学习交流,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 根本条件； 上海环球金融中心,(49

6、2m),共78张,第13张,17,PPT学习交流,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,18,PPT学习交流,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

7、理、施工组织、 物业管理等。,共78张,第15张,19,PPT学习交流,土木工程概论,1.3 土木工程的四个基本属性 社会性：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,20,PPT学习交流,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,21,PPT学习交流,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

8、的四个基本属性,共78张,第18张,22,PPT学习交流,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78张,第19张,23,PPT学习交流,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5000 3000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,24

9、,PPT学习交流,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,25,PPT学习交流,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,26,PPT学习交流,土木工程概论,230.5m,高约146m，,用230余万块巨石砌,成。,

10、27,PPT学习交流,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,28,PPT学习交流,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,29,PPT学习交流,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。,30,PPT学习交流,土木工程概

11、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,31,PPT学习交流,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,32,PPT学习交流,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

12、大的木构殿堂。,北京故宫太和殿,33,PPT学习交流,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、 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,34,PPT学习交流,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,

13、35,PPT学习交流,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,36,PPT学习交流,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 古代土木工程,共78张,第33张,37,PPT学习交流,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,38,PPT学习交流

14、,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,39,PPT学习交流,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,40,PPT学习交流,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47

15、m， 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,41,PPT学习交流,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,42,PPT学习交流,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世纪中叶至20世 纪中叶的300年间。 主要特征是： 力学和结

16、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,43,PPT学习交流,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,44,PPT学习交流,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，

17、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1825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,45,PPT学习交流,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

18、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张,第42张,46,PPT学习交流,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,47,PPT学习交流,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

19、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,48,PPT学习交流,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30.5m，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,49,PPT学习交流,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

20、 近代土木工程,共78张,第46张,50,PPT学习交流,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,51,PPT学习交流,共78张 第48张,土木工程概论 伦 敦 塔 桥,52,PPT学习交流,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,53,PPT学习交流,土木工程概论,新天鹅城堡 （白雪公

21、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,54,PPT学习交流,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,55,PPT学习交流,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,于巴西首都巴伐里亚。,由国会上下议

22、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,56,PPT学习交流,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,57,PPT学习交流,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,58,PPT学习交流,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

23、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 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,59,PPT学习交流,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,60,PPT学习交流,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,61,PPT学习交流,土木工程概论,芝加哥西 尔斯大厦 高443m,

24、台北101 大楼，高 508m,2.3 现代土木工程,共78张,第58张,62,PPT学习交流,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,第59张,2.3 现代土木工程, 地下工,程高速发展：,63,PPT学习交流,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,64,PPT学习交流,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

25、张,第61张,65,PPT学习交流,土木工程概论,上海南浦大桥高架,66,PPT学习交流,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,67,PPT学习交流,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 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

26、64张,68,PPT学习交流,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,69,PPT学习交流,(,),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,70,PPT学习

27、交流,土木工程概论, 长距离的海底隧道的出现 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,71,PPT学习交流,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104km,2.3 现代土木工程,共78张,

28、第67张,72,PPT学习交流,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,73,PPT学习交流,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 2040 MPa 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,

29、共78张,第69张,74,PPT学习交流,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,75,PPT学习交流,“,”,土木工程概论,砼 自 动 搅 拌 站,迪 拜 塔,的,砼 高 压 输 送 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,76,PPT学习交流,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,77,PPT学习交流,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

30、 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73张,78,PPT学习交流,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

31、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,79,PPT学习交流,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,80,PPT学习交流,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,81,PPT学习交流,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