第一章_土木工程-绪论.ppt

7 隧道工程及地下工程8 其他土木工程土木工程设计及施工10 土木工程新领域及发展前景 本课程的主要内容 绪论土木工程材料基础工程建筑工程交通土建工程桥梁工程 化学工业出版社 绪论 土木工程的内涵及特点土木工程发展历史与展望 第一章 化学工业出版社 1 1土木工程和土木工程专业 1 土木工程概念 土木工程是指建造各类工程设施的科学 技术和工程的总称 土木工程的含义可从两方面去理解 一层含义是指与人类生活 生产活动有关的各类工程设施 建筑工程 道路工程 铁路工程 1 1土木工程内涵及特点 桥梁工程 土木工程另一层含义是指为了建造工程设施应用材料 工程设备在土地上所进行的勘察 设计 施工等工程技术活动 1 1土木工程内涵及特点 2 土木工程需要解决的问题 为人类活动需要 既有物质方面的也有精神方面的 提供功能良好 舒适美观的空间和通道 同时还表现为防水患 兴水利以及环境治理等方面 这是土木工程的根本目的和出发点 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 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 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 地组织人力 财力 物力 把社会所需要的工程设施建造成功 付诸使用 1 1土木工程内涵及特点 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 技术方面 勘察 测量 设计 施工 监理等 管理方面 制订政策和法规 企业管理 项目管理 施工组织 物业管理等 1 1土木工程内涵及特点 3 土木工程的特点 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 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 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 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 1土木工程内涵及特点 发展土木工程的根本因素是培养大批掌握土木工程科学技术 懂得土木工程基本属性 具有能解决上述四方面的问题的人才 土木工程专业就是为培养这类人才所设置的学业门类 4 关于土木工程专业 土木工程专业的设置 一是高等学校 包括普通高等学校 高等专科学校 高等职业技术学校 培养的是未来的土木工程师 二是中等专科学校 培养的是未来的土木工程技术员 中华人民共和国教育部高等教育司1998 8颁布的普通高等学校本科专业目录 正式规定我国土建类专业有五个 分别是土木工程 建筑学 城市规划 建筑环境与设备工程 给水排水工程 土木工程专业的代号是080703 它覆盖了过去的矿井建设 建筑工程 城镇建设 交通土建工程 1 1土木工程内涵及特点 中华人民共和国教育部高等教育司1998 8颁布的普通高等学校本科专业目录 正式规定我国土建类专业有五个 分别是土木工程 建筑学 城市规划 建筑环境与设备工程 给水排水工程 土木工程专业的代号是080703 它覆盖了过去的矿井建设 建筑工程 城镇建设 交通土建工程 1 1土木工程内涵及特点 古代土木工程 时间跨度长 大致从新石器时代 约公元前5000年起开始至17世纪中叶 具有代表性的工程有 古罗马斗兽场农神庙 埃及帝王陵墓建筑群 吉萨金字塔群 1 2土木工程发展历史与展望 建于公元前2700 2600年 其中以古王国第四王朝法老胡夫的金字塔最大 塔基呈方形 边长约230 5m 高约146m 用230余万块巨石砌成 北京故宫太和殿 建于明永乐18年 1420年 是故宫最壮观的建筑 也是我国现存最大的木构殿堂 公元532 537年间建造在君士坦丁堡 今土耳其伊斯坦布尔 的索菲亚大教堂 该教堂为砖砌穹顶 圆形球壳 直径30余米 穹顶高50余米 穹顶支承在大跨砖拱和用巨石砌筑的巨型柱 截面约7m 10m 上 1 2土木工程发展历史简述 赵州桥 隋代赵州安济桥 又称赵州桥 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 主拱券等厚1 03米 主拱券上有护拱石 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 桥面呈弧形 桥始建于隋 开皇十五年 公元595年 完工于隋 大业元年 公元605年 距今已有1406年 1 2土木工程发展历史简述 山西应县木塔 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 也是现存的最高的木结构之一 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 1 2土木工程发展历史简述 意大利比萨大教堂建于公元11到12世纪 系一组由教堂 1063 1118 洗礼堂 1153 钟塔 1174 1350 组成的建筑群 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 力学和结构理论作指导砖 瓦 木 石等建筑材料广泛使用 混凝土 钢材 钢筋砼以及早期的预应力砼得到发展 施工技术进步很大 1 2土木工程发展历史简述 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 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 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 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 为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础 1 2土木工程发展历史简述 1825年纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力法 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 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 20世纪初 有人发表了水灰比等学说 才初步奠定了混凝土强度的理论基础 1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法 使钢材得以大量生产 并广泛应用于土木工程 1867年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆 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 1 2土木工程发展历史简述 金门大桥为跨越旧金山海湾的悬索桥 桥跨1280m 是世界上第一座单跨超过千米的大桥 桥头塔架高277m 主缆直径1 125m 由27512根钢丝组成 其中每452根钢丝组成1股 由61股再组成主缆索 索重11000t左右 锚固缆索的两岸锚锭为混凝土巨大块体 北岸混凝土锚锭重量为130000t 南岸的小一些 也达50000t 帝国大厦共102层 高378m 钢骨架总重超过50000t 内装67部电梯 这 建筑高度保持世界纪录达40年之久 1 2土木工程发展历史简述 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 1930年法国工程师弗涅希内将高强度钢丝用于混凝土 土木工程在铁路 公路 桥梁建设中得到了大规模发展 1825年在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 1863年在伦敦又建造了世界第一条地下铁道 1 2土木工程发展历史简述 该桥位于泰晤士河口 是伦敦的标志性建筑 1894年6月30日对公众开放 该桥将伦敦南北区连接成整体 河心建有两墩 相距76m 墩上建有高耸的方形尖塔 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 高出水面43m处 为固定的人行桥 桥塔内设楼梯上下 内设博物馆 展览厅 商店 酒吧等 登塔远眺 可尽情欣赏泰晤士河上下游十里风光 下层是活动桥 上层是人行桥 1 2土木工程发展历史简述 1931 1942年 德国率先修筑了长达3860km的高速公路网 1906年美国旧金山大地震 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 1 2土木工程发展历史简述 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 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 1 2土木工程发展历史简述 2 城市建设立体化 20世纪中叶以来 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160 200m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 马来西亚石油双塔大厦 目前世界最高 450m 上海金茂大厦421m高 88层 1 2土木工程发展历史简述 地下工程高速发展 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 1 2土木工程发展历史简述 城市高架公路 立交桥大量涌现 1 2土木工程发展历史简述 3 交通运输高速化 其标志是 高速公路的大规模修建 据不完全统计 至1993年底 全世界有50多个国家和地区拥有高速公路 其中有近20个国家和地区拥有1000km以上 1 2土木工程发展历史简述 铁路电气化的形成和大量发展 1964年10月世界铁路运营史第一块高速金牌在日本诞生 时速为210km 1994年12月22日 我国第一条准高速铁路 广深高速铁路建成通车 时速为160km 规划中的我国第一条高速铁路 京沪高速铁路 全长约1300km 实施全封闭 全立交 为客运专线 设计时速为300km 1 2土木工程发展历史简述 长距离的海底隧道的出现 如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 1990年贯通的英法海峡隧道长50 5km 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 建筑材料的轻质高强化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20 40Mpa提高到60 100Mpa 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