《土木工程概论复习》PPT课件.ppt

土木工程概论复习 2020 2 11 2 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称 它既指工程建设的对象 即建在地上 地下 水中的各种工程设施 也指所应用的材料 设备和所进行的勘测设计 施工 保养 维修等技术 土木工程的内容非常广泛 它和广大人民群众的日常生活密切相关 在国民经济中起着非常重要的作用 2020 2 11 3 绪论 1 土木工程 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称 它既指工程建设的对象 即建在地上 地下 水中的各种工程设施 也指所应用的材料 设备和所进行的勘测设计 施工 保养 维修等技术 2 基本建设 国家将工厂 矿井 铁道 公路 桥梁 农田水利 商店 住宅 医院 学校 给水排水 煤气输送等工程建设称为基本建设 3 信息化施工 在施工过程中所涉及的各部分各阶段广泛应用计算机信息技术 对工期 人力 材料 机械 资金 进度等信息进行收集 存储 处理和交流 并加以科学地综合利用 为施工管理及时 准确地提供决策依据 4 可持续发展 是指 既满足当代人的需要 又不对后代人满足其需要的发展构成危害 2020 2 11 4 基本知识和基本理论 1 土木工程概论课程的范围土木工程的内容非常广泛 它和广大人民群众的日常生活密切相关 在国民经济中起着非常重要的作用 土木工程的范围包括房屋建筑工程 公路与城市道路工程 铁路工程 桥梁工程 隧道工程 机场工程 地下工程 给水排水工程 港口 码头工程等 2020 2 11 5 2 土木工程发展历史简述土木工程的发展经历了古代 近代和现代三个阶段 现代土木工程的特点有 功能要求多样化 城市建设立体化 交通工程快速化 工程设施大型化 2020 2 11 6 土木工程的未来 土木工程目前面临的形势 信息 包括计算机 通讯 网络等 工业的迅猛发展 航空 航天事业等高科技事业的发展 地球上居住人口激增 而地球上的土地资源是有限的 并且会因过度消耗而日益枯竭 生态环境受到严重破坏 随着工业的发展 技术的进步而人类生存环境却日益恶化 2020 2 11 7 土木工程的未来 1 重大工程项目将陆续兴建 为了解决城市土地供求矛盾 城市建设将向高 深方向发展 目前高速公路 高速铁道的建设仍呈发展趋势 在航空港及海港和内河航运码头的建设也会在不久的将来取得巨大的进步 2 土木工程将向太空 海洋 荒漠地开拓 3 工程材料向轻质 高强 多功能化发展 传统材料的改性 化学合成材料的应用 4 设计方法精确化 设计工作自动化 2020 2 11 8 土木工程的未来 5 信息和智能化技术全面引入土木工程 信息化施工 智能化建筑 智能化交通 土木工程分析的仿真系统 6 土木工程的可持续发展在建设与使用土木工程过程中与能源消耗 资源利用 环境保护 生态平衡有密切关系 对贯彻 可持续发展 原则影响很大 2020 2 11 9 科学 技术与工程的关系 科学是关于事物的基本原理和事实的有组织 有系统的知识 科学的主要任务是研究世界万物发展变化的客观规律 它解决一个为什么的问题 技术则是指将科学研究所发现或传统经验所证明的规律转化成为各种生产工艺 作业方法 设备装置等 它解决一个如何实现的问题 技术的主要任务是为生产某种满足人类需要的产品而服务 工程是指自然科学或各种专门技术应用到生产部门去而形成的各种学科的总称 其目的在于利用和改造自然来为人类服务 2020 2 11 10 土木工程材料 1 土木工程材料 任何土木工程建 构 筑物 包括道路 桥梁 港口 码头 矿井 隧道等 都是用相应材料按一定的要求建造成的 土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料 2 天然砂 由自然条件作用 主要是岩石风化 而形成的 粒径在5mm以下的岩石颗粒 称为天然砂 3 绿色建材 其含义是指 采用清洁的生产技术 少用天然资源 大量使用工业或城市固体废弃物和农植物秸秆 生产无毒 无污染 无放射性 有利于环保与人体健康的建材 2020 2 11 11 材料一般分为金属材料和非金属材料两大类 材料按功能分类般分为结构材料 承受荷载作用的材料 和功能材料 具有专门功能的材料 材料按用途分类 如建筑结构材料 桥梁结构材料 水工结构材料 路面结构材料 建筑墙体材料 建筑装饰材料 建筑防水材料 建筑保温隔声材料等 了解材料在土木工程中的作用主要应从三个方面去认识 材料对保证工程质量的作用 材料对工程造价的影响 材料对工程技术进步的促进作用 基本知识和基本理论 2020 2 11 12 1 砖砖是一种常用的砌筑材料 广泛地用于墙体 基础 柱等砌筑工程中 按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖 按所用原材料分为粘土砖 页岩砖 煤矸石砖 粉煤灰砖 炉渣砖和灰砂砖等 按有无孔洞分为空心砖 多孔砖和实心砖 2020 2 11 13 2 砂砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一 是土木工程的大宗材料 砂一般分为天然砂和人工砂两类 按其产源不同 天然砂可分为 河砂 海砂和山砂 2020 2 11 14 钢材钢材品质均匀致密 抗拉 抗压 抗弯 抗剪切强度都很高 有一定的塑性和很好的韧性 良好的加工性能 土木工程所使用的钢材大多为低碳钢和低合金结构钢 2020 2 11 15 水泥 水泥是水硬性胶凝材料 即加水拌合成塑性浆体 能在空气中和水中凝结硬化 可将其他材料胶结成整体 并形成坚硬石材的材料 1 水泥的定义和分类水泥按其用途及性能分为三类 通用水泥 专用水泥 特性水泥 水泥按其主要水硬性物质名称分为 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 氟铝酸盐水泥 磷酸盐水泥 以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥 2020 2 11 16 水泥 2 硅酸盐水泥水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性 这一现象称为水泥的初凝 随着塑性的消失 水泥浆体开始产生强度 此时称为水泥的终凝 水泥浆体由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结 水泥浆体终凝后 其强度会随着时间的延长不断增长 并形成坚硬的水泥石 这一过程称为水泥的硬化 3 其他品种水泥有 快硬硅酸盐水泥 快凝快硬硅酸盐水泥 白色硅酸盐水泥 高铝水泥 膨胀水泥 2020 2 11 17 混凝土 混凝土 简写为砼 是当代最主要的土木工程材料之一 它是由胶结材料 骨料和水按一定比例配制 经搅拌振捣成型 在一定条件下养护而成的人造石材 混凝工具有原料丰富 价格低廉 生产工艺简单的特点 同时混凝土还具有抗压强度高 耐久性好 强度等级范围宽 使用范围十分广泛 2020 2 11 18 混凝土的种类按胶凝材料不同 分为水泥混凝土 又叫普通混凝土 沥青混凝土 石膏混凝土及聚合物混凝土等 按表观密度不同 分为重混凝土 2600kg m3 普通混凝土 1950 2600kg m3 轻混凝土 1950kg m3 按使用功能不同 分为结构用混凝土 道路混凝土 水工混凝土 耐热混凝土 耐酸混凝土及防辐射混凝土等 按施工工艺不同 又分为喷射混凝土 泵送混凝土 振动灌浆混凝土等 为了克服混凝土抗拉强度低的缺陷 将水泥混凝土与其他材料复合 出现了钢筋混凝土 预应力混凝土 各种纤维增强混凝土及聚合物浸渍混凝土等 2020 2 11 19 普通混凝土普通混凝土是由水泥 粗骨料 细骨料和水拌合 经硬化而成的一种人造石材 特种混凝土A 轻骨料混凝土B 纤维增强混凝土 简称FRC C 聚合物混凝土D 碾压混凝土E 自密实混凝土 2020 2 11 20 钢筋混凝土 预应力钢筋混凝土钢筋混凝土是指配置钢筋的混凝土 预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土 通过张拉钢筋 产生预应力 预应力的产生 按张拉钢筋的方法可分为机械法 电热法和化学法 按施加预应力的顺序可分为先张法和后张法 2020 2 11 21 A 建材生产尽量少用天然资源 大量使用尾矿 废渣 垃圾等废弃物 B 采用低能耗 无污染环境的生产技术 C 在生产中不得使用甲醛 芳香族 碳氢化合物等 不得使用铅 镉 铬及其化合物制成的颜料 添加剂和制品 D 产品不仅不损害人体健康 而且有益于人体健康 E 产品具有多功能 如抗菌 灭菌 除霉 除臭 隔热 保温 防火 调温 消磁 防射线 抗静电等功能 F 产品可循环和回收利用 废弃物无污染以防止造成二次污染 绿色建材的基本特征 2020 2 11 22 基础工程 1 基础 将上部结构荷载传递给地基 连接上部结构与地基的下部结构称为基础 地基是指承托基础的场地 2 沉降缝 是指从建筑物的屋顶到基础全部分开 分割成若干个长高比较小 整体刚度较好 体型简单和自成沉降体系的单元 3 地基处理 是指天然地基很软弱 不能满足地基承载力和变形的设计要求 地基需经过人工处理的过程 2020 2 11 23 工程地质勘察 1 工程地质勘察的目的主要是查明工程地质条件 分析存在的地质问题 对建筑地区作出工程地质评价 工程地质勘察的任务是按照不同勘察阶段的要求 正确反映场地的工程地质条件及岩土体性状的影响 并结合工程设计 施工条件 以及地基处理等工程的具体要求 进行技术论证和评价 提出解决问题的决策性具体建议 为设计 施工提供依据 服务于工程建设的全过程 工程地质勘察可分为可行性研究勘察 初步勘察和详细勘察三个阶段 2020 2 11 24 2 浅基础通常把位于天然地基上 埋置深度小于5m的一般基础 柱基或墙基 以及埋置深度虽超过5m 但小于基础宽度的大尺寸基础 如箱形基础 统称为天然地基上的浅基础 2020 2 11 25 浅基础的类型浅基础可以按基础刚度的不同分为 刚性基础 是由砖 毛石 素混凝土和灰土等材料做成的基础 扩展基础 当刚性基础不能满足力学要求时 可以做成钢筋混凝土基础 称为扩展基础 浅基础还可以按构造类型的不同分为 单独基础 条形基础 筏板基础和箱形基础 壳体基础 2020 2 11 26 3 深基础位于地基深处承载力较高的土层上 埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础 称为深基础 深基础有桩基础 沉井基础 地下连续墙和墩基础四种常用类型 2020 2 11 27 4 减少不均匀沉降的措施当遇到地基不均匀 建筑物平面形状复杂 高差悬殊等情况时 在建筑物的特定部位设置沉降缝 还应合理安排建筑物间的距离 尽可能采用轻型结构以减轻建筑物的自重 在砌体结构中设置圈梁以增强结构整体性 合理安排施工顺序和采用合理的施工方法等 2020 2 11 28 地基处理方法换填法 预压法 强夯法 振冲法 土或灰土挤密桩法 砂石桩法 深层搅拌法 高压喷射注浆法 2020 2 11 29 建筑工程 混合结构指用不同的材料建造的房屋 通常墙体采用砖砌体 屋面和楼板采用钢筋混凝土结构 故称砖混结构 2020 2 11 30 基本构件 建筑的基本构件可分为板 梁 柱 拱等 板指平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件 通常水平放置 但有时也斜向设置 如楼梯板 或竖向设置 如墙板 板按受力形式可分为单向板和双向板 单向板指板上的荷载沿一个方向传递到支承构件上的板 双向板指板上的荷载沿两个方向传递到支承构件上的板 2020 2 11 31 基本构件 梁工程结构中的受弯构件 通常水平放置 有时也斜向设置以满足使用要求 梁的截面高度与跨度之比一般为1 8 1 16 梁按截面形式可分为矩形梁 T形梁 倒T形梁 L形梁 z形梁 槽形梁 箱形梁 空腹梁 叠合梁等 按所用材料可分为钢梁 钢筋混凝土梁 预应力混凝土梁 木梁以及钢与混凝土组成的组合梁等 按梁的常见支承方式可分为 简支梁 悬臂梁 一端简支另一端固定梁 两端固定梁 连续梁 梁按其在结构中的位置可分为主梁 次梁 连梁 圈梁 过梁等 2020 2 11 32 基本构件 柱工程结构中主要承受压力 有时也同时承受弯矩的竖向构件 钢筋混凝土柱是最常见的柱 广泛应用于各种建筑 钢筋混凝土柱按制造和施工方法可分为现浇柱和预制柱 拱曲线结构 主要承受轴向压力 广泛应用于拱桥 在建筑中应用较少 其典型应用为砖混结构中的砖砌门窗拱形过梁 亦有拱形的大跨度结构 2020 2 11 33 大跨度结构 大跨度结构常用于展览馆 体育馆 飞机机库等 其结构体系有网架结构 索结构 薄壳结构 充气结构 应力膜皮结构 混凝土拱形桁架等 2020 2 11 34 建筑的结构形式 框架结构框架结构因其受力体系由梁和柱组成 用以承受竖向荷载是合理的 在承受水平荷载方面能力很差 因此仅适用于房屋高度不大 层数不多时采用 框架 剪力墙结构剪力墙即为一段钢筋混凝土墙体 固其抗剪能力很强 故称为剪力墙 在框架 剪力墙结构中 框架与剪力墙协同受力 剪力墙承担绝大部分水平荷载 框架则以承担竖向荷载为主 这样 可以大大减小柱子的截面 2020 2 11 35 建筑的结构形式 剪力墙结构当房屋的层数更高时 横向水平荷载已对结构设计起控制作用 如仍采用框架 剪力墙结构 剪力墙将需布置得非常密集 这时 宜采用剪力墙结构 即全部采用纵横布置的剪力墙组成 剪力墙不仅承受水平荷载 亦用来承受竖向荷载 框支剪力墙结构两种建筑的功能完全不同 为完成这两种体系的转换 需在其交界位置设置巨型的转换大梁 将上部剪力墙的荷载传到下部柱子上 这种结构体系 我们称之为框支剪力墙体系 筒体结构筒体结构是由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系 适用于层数较多的高层建筑 筒体结构可分为框筒体系 筒中筒体系 桁架筒体系 成束筒体系等 2020 2 11 36 建筑工程的结构设计步骤 一般可分为建筑结构模型的建立 结构荷载的计算 构件内力计算和构件选择 施工图绘制