第一讲土木工程的历史现状和未来2

第一讲土木工程的历史现状和未来22023/12/27第一讲土木工程的历史现状和未来2第一讲:土木工程的历史、现状和未来土木工程的定义古代的土木工程近代的土木工程现代的土木工程土木工程的未来第一讲土木工程的历史现状和未来21.1土木工程定义

土木工程是指采用工程材料，如土、石、砖、木、混凝土、塑料和各种金属等材料，修建房屋、道路、铁路、桥涵、隧洞、河流、港口、特种工程和市政卫生工程等的生产活动和工程技术。

这种生产活动和工程技术包括对上述各类工程的勘测、设计、施工、维修等活动以及它们所需要的相应工程技术.第一讲土木工程的历史现状和未来2

土木工程是一种与人们的衣、食、住、行有着密切关系的工程。其中与“住”的关系是直接的。因为，要解决“住”的问题，必须建造各种类型的建筑物。而解决“行、食、衣”的问题，既有直接的一面，也有间接的一面。要“行”，必须建造铁路、道路、桥梁；要“食”，必须打井取水、兴修水利、进行农田灌溉、城市排水供水等，这是直接关系。而间接关系则是不论做什么，制造汽车、轮船也好，纺纱、织布、制衣也好，乃至生产钢铁、发射人造卫星、开展科学研究活动都离不开建造各类建筑物、构筑物和修建各种工程设施。因此，可以说土木工程具有民用性。各个单位都有基建处。第一讲土木工程的历史现状和未来2任何一项土木工程都不可避免地受到自然界和人为的作用，如地心吸力（即重力）、风、地震、温度变化、爆炸等。因此，各类土木工程都必须具备抵御上述各种作用的能力。土木工程人员的主要任务就是如何使各类土木工程具备抵御上述各种作用的能力。第一讲土木工程的历史现状和未来2

土木工程，在英语里称为CivilEngineering，直译为“民用工程”。

它的原意是与“军事工程”（MilitaryEngineering)相对应的。

在英语中，历史上，土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于CivilEngineering，因为它们都具有民用性。后来，随着工程科学技术的发展，机械、电气、化工都已形成独立的学科，CivilEngineering就成为土木工程的专门名词（与计算机的名字类似）。

至今，在英语中，CivilEngineering还包括水利、港口工程；而在我国，水利工程和港口工程也已成为与土木工程十分密切的相对独立的分支。

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古代土木工程大致从新石器时代(约公元前5000年起)开始到十七世纪中叶。古代有代表性的工程有:万里长城

巴黎圣母院埃及帝王陵墓建筑群都江堰大型水利枢纽布达拉宫河北省赵州桥

山西应县木塔故宫吴哥古迹巴比伦古城凡尔赛宫

1.2古代土木工程第一讲土木工程的历史现状和未来2长城

长城是我国古代劳动人民勤劳和智慧的结晶，代表了我国灿烂的古代文明。至今仍是闻名世界的旅游胜地。但是由于日益增多的旅客使得长城的保护成为越来越严重的问题

第一讲土木工程的历史现状和未来2巴黎圣母院

巴黎圣母院建于公元1163年至1250年，是西欧代表性的教堂建筑，采用了砖石拱圈结构。巴黎圣母院是一座宗教与世俗生活相混合的建筑，因为在中世纪的欧洲，宗教已发展到了鼎盛的时期，人们被一种浓郁的宗教气氛所笼罩，迫切希望与神接近。巴黎圣母院就建于这样的历史时期。第一讲土木工程的历史现状和未来2埃及的金字塔

埃及的金字塔建于公元前2700至前2600年。其中以胡夫金字塔为最大。埃及的金字塔是神权和王权的结合。它和我国的万里长城，印度尼西亚的婆罗浮屠，柬埔寨的吴哥古迹并称为东方的四大奇迹.

第一讲土木工程的历史现状和未来2故宫

故宫是明清两朝皇帝的宫殿，也是北京城中最宏伟的建筑群。它起建于明永乐五年，明成祖完成这一宏伟的工程，连续干了14年。故宫建筑群是我国古代建筑的代表作，也是古代建筑中最伟大，最完整的精品。从这个建筑群中可以看出中国古代建筑中的许多表现手法和特点。第一讲土木工程的历史现状和未来2都江堰

约公元前256-前251年(战国时期)始建于秦末年的四川都江堰大型引水枢纽，是历史上最大的无坝引水工程。此工程以灌溉为主，兼有防洪、水运、供水等多种效益，一直沿用至今。其规模之大，规划之周密，技术之合理，均为前所未有。

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布达拉宫建在西藏自治区首府拉萨市西部的布达拉山上，布达拉宫是一座政治和宗教合一的建筑。它建于公元7世纪。达赖五世先后花了50年的时间重建这座宫殿，也是我们现在看到的布达拉宫。布达拉宫是一座色彩对比十分强烈的建筑。在高原凛冽、清新的空气和蓝天的衬托下，确实有一种令人震撼的力量。这使得布达拉宫在建筑艺术上成为世界屋脊的奇宝。

布达拉宫侧面布达拉宫正面布达拉宫第一讲土木工程的历史现状和未来2赵州桥

公元590-608年间建造在河北省洨河上保存至今的隋代敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥，即赵州桥。该桥全长50.82米，桥面宽约10米，跨度37.02米，采用28条并列的石条砌成拱圈形成。拱圈矢高7.32米。拱上设有四个小拱，既能减轻桥身自重，又便于排洪，且更显美观。该桥无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上都达到极高成就，是世界上最早的敞肩式拱桥，早于欧洲同类桥约1000年.

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山西应县木塔

山西应县木塔公元1056年建成的山西应县木塔(佛宫寺释迦塔)，塔高67.3米，八角形，底层直径30.27米。该塔共九层，其中八层是用3米左右长的木柱支顶重叠而成，为一内外两环柱网，用交圈的扶壁拱组成的双层套筒式结构：是保存至今的唯一木塔，也是我国现存的最高的木结构之一。它经历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。

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吴哥古迹包括吴哥城和吴哥寺，共有大小建筑600多座，散落在方圆45平方公里的丛林中。这是公元15世纪时高棉王国的都城。庄严典雅的古代建筑，石刻，浮雕，记录着高棉人祖先的文明和智慧。现存的吴哥古迹中已看不到宫殿和房屋，只有石造的庙宇，寺庙，宝塔，所以吴哥古迹带有浓厚的文明和智慧.

巴比伦古城遗址位于今伊拉克首都巴格达以南约90公里处，幼发拉底河右岸，是世界著名古城遗址和人类文明的发祥地之一。巴比伦意为“神之门”。巴比伦古城最早为一个小村，经过五六个世纪的发展，逐渐兴旺，公元前4世纪末城渐衰，至公元2世纪沦为废墟。现古城遗址为新巴比伦王国尼布甲尼撒二世在位时期的巴比伦城，规模极其宏伟壮观。

凡尔赛宫座落在巴黎西南18公里的凡尔塞镇，是人类建筑艺术宝库中的一颗璀璨的明珠。凡尔赛宫建于路易十四时期，1661年动工，1689年全部竣工，至今已有300多年的历史。当初是供王室居住的，如今为博物馆。凡尔赛宫的外表给人以宏伟，壮观的感觉，它的内部设计和装潢更富于艺术魅力。

外国古建筑第一讲土木工程的历史现状和未来21.3近代土木工程近代土木工程的时间跨度从17世纪中叶至20世纪中叶的300年间.近代土木工程的主要特征

近代土木工程几件具有重大意义的事情

第一讲土木工程的历史现状和未来21.3.1近代土木工程的主要特征——有力学和结构理论作指导；

——砖、瓦、木、石等建筑材料得到日益广泛的使用；混凝土、钢材、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，建造规模日益扩大，建造速度大大加快。

第一讲土木工程的历史现状和未来21.3.2近代土木工程几件具有重大意义的事情——意大利学者伽利略在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，首次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1744年出版的《曲线的变分法》建立了柱的压屈理论，得到计算柱的临界受压力的公式，为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。——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极限平衡的概念。他们都为土木工程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。这是形成混凝土的主要材料，使得混凝土在土木工程中得到广泛应用。后来，在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年发明了贝赛麦转炉炼钢法，使得钢材得以大量生产，并能越来越多的应用于土木工程。——1867年法国人莫尼埃用钢丝加固混凝土制成花盆，并把这种方法推广到工程，建造了一座蓄水池，这是应用钢筋混凝土的开端。1875年，他主持建造了第一座长16米的钢筋混凝土桥。第一讲土木工程的历史现状和未来2—1883年美国在芝加哥建造的11层保险公司大楼，是世界上最先用铁框架（部分钢梁）承受全部大楼里的重力，外墙仅为自承重墙的高层建筑。1889年法国在巴黎建成的高300米的埃菲尔铁塔，使用钢约8000吨，它是近代钢高层建筑结构的萌芽。——1886年美国人杰克逊首先应用预应力混凝土制作建筑配件，后又用它制作楼板。1930年法国工程师弗涅希内将高强度钢丝用于预应力混凝土，克服了因混凝土徐变造成所施加的预应力完全丧失的问题。于是，预应力混凝土在土木工程中得到广泛应用。——土木工程在铁路、公路、桥梁建设中得到大规模发展。如：

1825年英国人斯蒂芬森在英格兰北部斯多克斯和达林顿之间修筑了世界第一条长21公路的铁路；接着，1863年，英国又在伦敦建成了世界第一条地下铁路。

1779年英国用铸铁建成跨度为30.5米的拱桥；1826年英国用锻铁建成第一座跨度为177米悬索桥；1890年英国又建成两孔主跨达521米的悬臂式桁架桥。这样，现代桥梁的三种基本形式（梁式桥、拱桥、悬索桥）相继出现。

1931-1942年，德国率先修筑了长达3860公里的高速公路网。——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。近代土木工程几件具有重大意义的事情第一讲土木工程的历史现状和未来21.4现代土木工程现代土木工程为20世纪中叶第二次世界大战结束后至今的土木工程现代土木工程的特征

功能要求多样化

城市建设立体化

交通工程快速化

工程设施大型化现代土木工程的发展趋势

建筑材料的轻质、高强化

施工过程的工业、装配化

设计理论的精确、科学化第一讲土木工程的历史现状和未来2土木工程功能化

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。

工业建筑物往往要求恒温、恒湿、防微振、防腐蚀、防辐射、防火、防爆、防磁、防尘、防高（低）温、耐高（低）湿，并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。

发展高技术和新技术对土木工程提出高标准要求。如发展核工业需要建造安全度极高的核反应堆和核电站；研究微观世界需要建造技术要求极高的加速度工程；发展海洋采、炼、贮油事业要求建造多功能的海洋工程，如海上钻井平台、海上炼油厂、海底油库等第一讲土木工程的历史现状和未来2城市建设立体化的三个趋势高层建筑的大量兴起

地下工程的高速发展

城市高架公路、立交桥大量出现第一讲土木工程的历史现状和未来2高层建筑的大量兴起

由于不少国家城市人口大量聚集，密度猛增，造成城市用房紧张、地价昂贵，因此就迫使建筑物向空中发展，不少国家的高层建筑物几乎占整个城市建筑面积的30-40%。美国的高层建筑数量最多，高度在160-200米的建筑就有100多栋。近十年来，中国、马来西亚、新加坡、韩国的高层建筑有了很大的发展。目前，世界最高的建筑为828米的迪拜塔。第一讲土木工程的历史现状和未来2

世界第一高：迪拜塔2004年9月21日开始动工，2010年1月4日竣工启用，同时正式更名哈利法塔，160层，828米，耗资15亿美元。可同时容纳1.2万人。拥有智能型电梯一分钟可到达124层的世界最高室外观景平台。第一讲土木工程的历史现状和未来2

世界第二高：101大楼（508米）被称为“台北新地标”的101大楼于

1998年1月动工，主体工程于2003年10月完工。有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。

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第三名：国家石油公司双塔大楼

国家石油公司双塔大楼位于吉隆坡市中心美芝律，高88层，是当今世界名冠的超级建筑。巍峨壮观，气势雄壮，是马来西亚的骄傲。它曾以451.9米的高度打破了美国芝加哥希尔斯大楼保持了22年的最高记录。这个工程于1993年12月27日动工，1996年2月13日正式封顶，1997年建成使用。登上双塔大楼，整个吉隆坡市秀丽风光尽收眼底，夜间城内万灯齐放，景色尤为壮美

第一讲土木工程的历史现状和未来2第四名：上海金茂大厦

金茂大厦具有中国传统风格的超高层建筑，是上海迈向21世纪的标志性建筑之一，由美国SOM设计事务所主设计。1998年8月建成。占地236万平方米，建筑面积

28.95万平方米。高420.5米，88层。

金茂大厦主楼1～52层为办公用房，53～87层为五星级宾馆，88层为观光层。大厦充分体现了中国传统的文化与现代高新科技相融合的特点，既是中国古老塔式建筑的延伸和发展，又是海派建筑风格在浦东的再现。

第一讲土木工程的历史现状和未来2高层建筑

自1885年美国兴建第一幢高层建筑－－芝加哥家庭保险公司大楼（11层，55米）以来，高层建筑的发展是很快的。1931年建成的纽约帝国大厦（102层，381米），保持世界最高建筑的记录达41年之久。1972年建造的两幢世界贸易中心大厦（110层，417米，415米），打破了帝国大厦高度的记录。1974年美国又建成了芝加哥西尔斯大厦（110层，443米），它的高度保持世界最高水平达22年。1996年马来西亚双塔石油大厦（452米）建成，它的高度保持世界最高水平十几年。现在被2010年建成的迪拜塔（828米）取代。1998年建成的金茂大厦（88层，420.5米）为中国大陆的最高建筑。2003年建成的台湾省101大楼（508米）为中国目前最高建筑。第一讲土木工程的历史现状和未来2地下工程地下工程的高速发展：

如地下铁路、地下商场、地下停车场、地下体育馆、地下影剧院、地下工业厂房、地下仓库等，在有些城市已形成规模宏大的地下建筑群.巴黎地下铁路第一讲土木工程的历史现状和未来2高架公路、立交桥

城市高架公路、立交桥大量出现：

如我国首都北京从1974年开始建造第一座全互通式立交桥起，至

1991年底共建成各种形式和不同类型的道路立交桥160座。广州四层高架路第一讲土木工程的历史现状和未来2交通工程高快速化

高速公路的大规模修建电气化铁路形成和发展长距离海底隧道的出现

第一讲土木工程的历史现状和未来2高速公路

高速公路的大规模修建：第一名是美国，拥有约10万公里高速公路，第二名是中国，到２００９年底，中国高速公路的通车总里程达６．５万公里。第三名是加拿大，共修建了1.65万公里高速公路，第四名是德国，拥有12550公里高速公路，建于1931~1942年的波恩至科隆高速公路是世界上第一条现代高速公路。第一讲土木工程的历史现状和未来2高速公路建设北京的公路建设高速公路第一讲土木工程的历史现状和未来2铁路电气化铁路电气化的形成和大量发展：

1964年10月世界铁路运营史上第一块高速金牌在日本东京至大阪的“新干线”上诞生，它的行车时速达310公里，为普通铁路的三倍。1983年建成的法国巴黎到里昂的高速铁路运行时速高达270公里，把高速铁路的发展推向新阶段。第一讲土木工程的历史现状和未来2长距离海底隧道长距离海底隧道的出现：

如日本越过津轻海峡连接本川与北海道的青函海底铁路隧道长达53.85公里，是世界上最长的海底铁路隧道，它的埋深为140米。1990年贯通的英法海峡隧道长

50.5公里，它的最浅处埋深45米，海水深度60米。我国1970年建成通车的第一条水底隧道(上海黄埔江隧道)全长2.76公里。英法海底隧道第一讲土木工程的历史现状和未来2工程设施大型化

1998年建成的连接日本的本州与四国岛的明石峡大桥，主跨1991m，是目前世界上跨度最大的悬索桥。丹麦的大贝尔特东桥，跨度1642m,居世界第二。第三跨度为英国的恒伯尔桥，主跨1410m,1999年中国建成的江阴长江大桥，主跨1385m,1997年香港建成的青马大桥主跨1377m,

分别居世界第四、第五位。

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1997年，在四川万县建成的跨长江的混凝土拱桥，拱跨420m,居世界第一。在钢拱桥方面，悉尼港湾桥跨度503m,是悉尼的标志性建筑之一。2003年，在上海建成的卢浦刚拱桥，大桥全长3900米，其中主桥长750米。现在最大跨度的斜拉桥为法国诺曼底桥，跨度达856m。工程设施大型化第一讲土木工程的历史现状和未来2

20世界中叶以来，由于设计理论和施工技术的提高，水利工程建筑速度加快,规模增大，200米以上的高坝不断出现。最高的重力坝是瑞士的大狄克逊坝，坝高285米；最高的拱坝是前苏联于1981年建成的英古里坝，坝高为271.5米；最高的土石坝是塔吉克共和国的罗贡坝，坝高325米。我国建国以来对水利工程的建设非常重视，经过50多年的努力，已取得辉煌的成绩，兴建了86000多座水库，是世界上水库最多的国家之一；

工程设施大型化第一讲土木工程的历史现状和未来2工程设施大型化已建成的高重力坝有刘家峡实体重力坝，高147米；乌江渡拱形重力坝，高165米；已建成的拱坝有青海龙羊峡拱坝，坝高178米；湖北省清江隔河岩拱坝，坝高151；已建成的高土石坝为陕西省石头河坝，坝高105米。值得一提的是我国实行改革开放以后，国民经济发展很快，综合国力有了很大提高，已具备更大规模开发和利用水资源的条件，如三峡水利枢纽；正在研究的南水北调工程等都是世界一流的大型水利工程。第一讲土木工程的历史现状和未来2建筑材料的轻质、高强化

其中尤其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，使混凝土的容量由24.0KN/M3降至6.0-10.0KN/M3,抗压强度从20-40N/MM2提高到60-100N/MM2。其它结构性能也得到很大改善。此外，钢材也向低合金、高强度方向发展；一批轻质高强度材料，如铝合金、建筑塑料、玻璃钢也得到迅速发展。

第一讲土木工程的历史现状和未来2施工过程的工业、装配化

也即土木工程的施工出现了在工厂里成批生产房屋、桥梁的各种构配件、组合体，再将它们运到建设场地进行拼装的方式。此外，各种先进的施工手段，如大型吊装设备、混凝土自动搅拌输送设备、现场预制模板、土石方工程中的定向爆破也得到很大发展。第一讲土木工程的历史现状和未来2设计理论的精确、科学化它表现为理论分析由线性分析到非线性分析，由平面分析到空间分析，由单