土木工程概论 第2版 课件 1-绪论

第1章绪论

1.1土木工程的概念

1.2土木工程的历史与发展

1.3土木工程专业规范

1.4注册师制度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桥梁工程隧道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。2.土木工程具有四个基本属性⑴

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。⑵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。⑶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。⑷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。1.2.1古代土木工程时间跨度长。大致从新石器时代（约公元前5000年起开始至17世纪中叶)。具有代表性的工程有：我国黄河流域的仰韶文化（约公元前5000-3000）遗址。埃及帝王陵墓建筑群—吉萨金字塔群。1.2土木工程发展历史简述建于公元前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。最早修筑长城的是楚国，称为“方城”。公元前214年，由秦始皇扩建完成。随后，各朝代都进行过修筑、扩建。其中以明代修筑规模最大，工程技术水平也最高。通常称的明长城为东起山海关，西到嘉峪关。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。

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。

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。巴黎圣母院建于1163-1250年，是法国早期哥特建筑的典型。平面宽约47m，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，下部有三个尖卷门洞。科隆大教堂是欧洲北部最大的哥特式教堂，始建于13世纪中叶。在德国科隆。平面呈拉丁十字形，长136.5m，宽45.7m，东端为7个小圆龛组成的半圆形卷廊，西立面有一对八角形塔楼，建于1842-1880年，高达150多米。1.2.2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》建立了柱压屈理论，为分析土木工程结构物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。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。伦敦塔桥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。1.2.3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：(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。巴西国会大厦。建于1957-1959巴西首都巴伐里亚。由国会上下议院、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，体型简洁而对比强烈。蓬皮杜国家艺术和文化中心-综合性文化建筑。建于1972~1977年。特点：建筑外观、结构、设备均暴露。沿街立面满是彩色管道。(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。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。城市高架公路、立交桥大量涌现。(3)交通运输高速化高速公路的大规模修建。据统计，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。铁路电气化的形成和大量发展南昆电气化铁路

1964年10月世界铁路运营史第一高速在日本诞生，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。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：(4)建筑材料的轻质高强化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展；同时也要重视环保节能材料的研究和发展。(5)施工过程中的工业化、装配化(6)设计理论的精确化、科学化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。1.2.4土木工程的发展趋势日本拟建的SKYCITY1.重大工程项目将陆续兴建2.土木工程将向太空、海洋、荒漠开拓

在建设与使用土木工程中与能源消耗，资源利用，环境保护，生态平衡有密切关系，对贯彻我国的国策-可持续发展原则影响很大。3.土木工程的可持续发展1.3土木工程专业规范1.3.1历史沿格解放前工科学科的设置实行学年学分制，读满四年，大致满130-140分始可毕业，取得（工）学士学位。土木工程没有明确的专业，没有统一的教学计划和教学大纲。1952年后学习原苏联，设立工业与民用建筑专业专攻房屋建筑，道路专业专攻道路，采用学年学时制，即学习四年并满足一定的学时后即可毕业。“文化大革命”后恢复招生，学制改为四年。由于各方面原因，专业划分过细，专业范围过窄，门类之间专业重复设置等问题十分突出。1998年,国家进行了本科目录调整,将建筑工程、交通土建、矿井建设、公路工程等近十个专业合并成为目前的“土木工程专业”。1.3.2特色专业方向办学98年后的土木工程专业教学至少要分为2个特色方向进行教学。目前开设的特色专业方向有：建筑工程、工程管理、岩土工程、地下工程、矿井建设、公路工程、道路与桥梁工程、桥梁工程、交通土建、机场工程、铁路工程、城市地下工程等。2010年住房与城乡建设部土木工程专业规范制定的《土木工程专业规范（建议稿）》建议的土木工程专业三个方向是：建筑工程、道路与桥梁工程、地下工程。1.3.3培养目标适应社会主义现代化建设需要德智体全面发展掌握学科基本理论和基本知识获得土木工程师基本训练具有创新精神的高级工程科学技术人才毕业后能从事土木工程设计、施工与管理工作，有初步工程规划与研究开发能力1.3.4培养规格1.政治思想具有高尚的道德品质和良好的科学素质和人文素养，具有科学的世界观和正确的人生观2.知识结构1）基础知识基础理论+应用理论2）专业知识与技术建筑结构设计理论与方法+土木工程施工技术与管理3）相关知识给排水+暖通+电工+工程机械4）要掌握的技能与工具制图+测量+外语+计算机3.能力结构1)自主学习能力要自主学习、扩大知识面，向老师学、向书本学，善于实践2)综合解决问题能力多数是单科教学，珍惜训练综合解决问题能力的综合训练及毕业设计3)创新进取能力社会进步，经济发展，对人才创新能力的要求日益提高4)协调管理能力现代土木工程需成千上万人共同努力才能完成4.身体素质具有健全的心理和健康的体魄，能够履行建设祖国和保卫祖国的神圣义务。

1.3.5专业教学内容1.土木工程专业知识体系掌握核心知识及其运用方法，具备从事工程的理论分析、设计、规划、建造、维护保养和管理、研究和教学等方面的基础

2.专业教育实践体系各类实验、实习、设计和社会实践以及科研训练等多种领域和形式

3.大学生创新训练知识、能力、素质协调发展，创新思维、创新方法和创新能力培养

1.4注册师制度注册师制度的建立将对学校的专业建设、人才培养规格及能力培养要求等方面产生极大的影响，这主要体现在对学生职业和实践能力的培养方面，这就要求学校在专业的办学思想、专业教学内容、教学方法及实践性教学环节等各个方面，紧紧围绕注册师制度对专业人员的要求而开展教学活动。注册师制度的建立将要求各校通过评估把专业建设向更高水平发展注册师制度，作为一种个人职业资格制度，它要求参加职业注册的专业技术人员必须具备注册师所规定的要求，包括专业教育要求和职业实践要求。我国实施注册建筑师制度的意义实施注册制度是市场经济发展的需要是我国建筑师走向国际的需要是保护国内建筑设计行业发展的需要是深化设计管理体制改革的需要是对外开放和开拓国际设计市场的需要是提高建筑师队伍及个人素质的需要是提高建筑设计质量和水平的需要1.4.1注册结构师

在建筑工程设计中，建筑师虽然起着龙头作用，但结构工程师对工程的质量和安全负有比建筑师更直接、更重大的责任。如果仅实行注册建筑师制度，不推行结构工程师注册制度，将不能有效地保证建筑工程的质量和安全，也给建筑设计单位的内部管理，各专业、各工种的职责分工、协调与配合造成一定的困难。为了与注册建筑师制度相配套，提高工程设计质量，强化结构工程师法律责任，保障公众生命和财产安全，维护国家利益，经建设部、人事部研究决定，我国勘察设计行业实行注册结构工程师执业资格制度。注册结构工程师资格制度纳入专业技术人员执业资格制度，由国家确认批准。

所称注册结构工程师，是指取得中华人民共和国注册结构工程师执业资格证书和注册证书，从事房屋结构、桥梁结构及塔架结构等工程设计及相关业务的专业技术人员。

注册结构工程师分为一级注册结构工程师和二级注册结构工程师。

注册结构工程师的执业范围：

（一）结构工程设计；

（二）结构工程设计技术咨询；

（三）建筑物、构筑物、工程设施等调查和鉴定；

（四）对本人主持设计的项目进行施工指导和监督；

（五）建设部和国务院有关部门规定的其他业务

一级注册结构工程师的执业范围不受工程规模及工程复杂程度的限制。注册结构工程师执行业务，应当加入一个勘察设计单位。因结构设计质量造成的经济损失，由勘察设计单位承担赔偿责任；勘察设计单位有权向签字的注册结构工程师追偿。

结构师注册考试分为基础课（闭卷）、专业课（开卷）执业注册建筑师在高等教育阶段的所对应的主要专业是土木工程。1.4.2注册建造师

2002年12月5日，人事部、建设部联合印发了《建造师执业资格制度暂行规定》（人发[2002]111号），这标志着我国建立建造师执业资格制度的工作正式建立。该《规定》明确规定，我国的建造师是指从事建设工程项目总承包和施工管理关键岗位的专业技术人员

建造师是以专业技术为依托、以工程项目管理为主业的执业注册人员，近期以施工管理为主。建造师是懂管理、懂技术、懂经济、懂法规，综合素质较高的复合型人员，既要有理论水平，也要有丰富的实践经验和较强的组织能力。建造师注册受聘后，可以建造师的名义担任建设工程项目施工的项目经理、从事其他施工活动的管理、从事法律、行政法规或国务院建设行政主管部门规定的其他业务一级建造师执业资格考试设《建设工程经济》、《建设工程法规及相关知识》、《建设工程项目管理》和《专业工程管理与实务》4个科目。《专业工程管理与实务》科目分为：房屋建筑、公路、铁路、民航机场、港口与航道、水利水电、电力、矿山、冶炼、石油化工、市政公用、通信与广电、机电安装和装饰装修14个专业类别，考生在报名时可根据实际工作需要选择其一建筑师的执业范围：

(一)担任建设工程项目施工的项目经理。

(二)从事其他施工活动的管理工作。

(三)法律、行政法规或国务院建设行政主管部门规定的其他业务。执业注册建造师在高等教育阶段的所对应的专业根据考试的14个专业有差别。对有土木工程专业教育的技术人员一般以房屋建筑、公路、铁路、民航机场、港口与航道、水利水电、市政公用和装饰装修等专业类别为主1.4.3注册监理工程师全国监理工程师执业资格考试是由人事部与建设部共同组织的全国统一的执业资格考试，考试分4个科目，考试采用闭卷形式。《工程建设监理案例分析》科目为主观题，《工程建设合同管理》、《工程建设质量、投资、进度控制》、《工程建设监理基本理论和相关法规》3个科目均为客观题。

参加全部4个科目考试的人员，必须在连续两个考试年度内通过全部科目考试；符合免试部分科目考试的人员，必须在一个考试年度内通过规定的两个科目的考试，方可取得监理工程师执业资格证书。取得执业资格证书后需到相关部门注册才能正式执业。和其他执业资格不同的是，注册监理工程师除了要求执业年限外，对职称也有要求。1.4.4造价工程师

考试内容：(1)工程造价管理相关知识;(2)工程造价的确定与控制;(3)建设工程技术与计量(土建或安装,考生可根据工作实际选择其一);(4)工程造价案例分析。所称造价工程师，是指经全国造价工程师执业资格统一考试合格，并注册取得《造价工程师注册证》，从事建设工程造价活动的人员。造价工程师执业范围包括：（一）建设项目投资估算的编制、审核及项目经济评价；（二）工程概算、工程预算、工程结算、竣工决算、工程招标标底价、投标报价的编制、审核；（三）工程变更及合同价款的调整和索赔费用的计算；（四）建设项目各阶段的工程造价控制；（五）工程经济纠纷的鉴定；（六）工程