第1章-土木工程绪论

第1章土木工程绪论推荐参考书叶志明．土木工程概论．北京：高等教育出版社，2009白丽华，王俊安.土木工程概论(新世纪工程管理专业系列教材).中国建材工业出版社

考试方式总评成绩=平时（30%）+期末（70%）平时=出勤率+课堂表现+平时作业期末=闭卷考试第一章

绪论1.0土木工程专业培养目标和人才素质要求(一)土木工程专业的培养目标首先，是人才市场需求量的扩大，用人企业、单位的类型增多，除设计单位、教育部门、规划部门外，房产企业、一般企事业的基建部门等也都需要一定量的高层次专业人才;其次，职业综合素质能力的要求在强化，除拥有传统教育所注重培养的设计创新能力外，还应具备管理、公共关系、社会协调、自我推销、通力合作等能力素质;第三，职业范畴及分工在细化，更加层次化、多样化，出现了对专门承接涉外工程项口的设计人员，以及专门从事施工图的设计人才、专门从事方案设计的人才、专门从事效果图制作、BIM的人才等;最后，社会对专业人才的业务范畴要求更加社会化、市场化，既要求具备一定相关学科背景知识，能够成为拥有宽口径的复合型人才模式，又具有可变性、适应性的潜能，在择业中具有更大的自主性，在社会竞争中有更多的机会。土木工程专业培养目标和人才素质要求

土木工程专业人才培养的目标：

1.综合分析能力的培养2.自学能力的培养3.创造性思维和创新能力的培养与时俱进、推陈出新大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流8对所培养人才的素质要求1.技术素质2.人文素质3.拓宽专业，加强基础和应变能力《土木工程概论》课程的任务主要是实现两个目标:一是使学生较全面地了解土木工程所涉及领域的内容和发展情况，初步构建专业基础;二是为学生提供一个清晰和有逻辑性的工程学科的基本概念和方法，帮助学生初步树立专业思想和方法。

1.1土木工程的内涵和发展简史工程

将自然科学的原理应用到工农业生产部门中去而形成的各学科的总称。如土木工程、水利工程、冶金工程、机电工程、化学工程、海洋工程、生物工程等。这些学科是应用数学、物理学、化学、生物学等基础科学的原理，结合在科学实验及生产实践中所积累的技术经验而发展出来的。

—辞海

工程领域成为一个整体在传统上分为五个主要分支：土木工程、机械工程、采矿冶金工程、化学工程、电力工程。现代工程领域已经扩大，而且各分支的界限也没有明确的规定。

—剑桥百科全书，中国友谊出版社土木工程的定义（国务院学位委员会）是建造各类工程设施的科学技术的总称。它既指建设的对象，即建造在地上，地下，水中的工程设施，也指应用的材料设备和进行的勘测，设计施工，保养，维修等专业技术。“土木工程”的由来土木工程的英文是CivilEngineering,直译是民用工程，怎么又译为土木工程呢？中国古代哲学认为：世界万物均由“金、木、水、火、土”组成，土木工程所用的材料主要就是这“五行”中的“土”和“木”，古代工程建设也称为“大兴土木”，土木工程故而得名。土木工程的范围建筑工程交通工程水利工程桥梁工程港口工程给排水工程调查

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土木工程具有以下四个基本属性(1)社会性。土木工程随社会不同历史时期的科学技术和管理水平而发展。(2)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。(3)实践性。由于各种影响土木工程的因素既众多又错综复杂，使得土木工程对实践的依赖性很强。(4)技术、经济和艺术统一性。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。土木工程要解决四个方面的问题目的：人类生存的需要（空间、通道、环境等）；存在原因：抵抗自然灾害、人为破坏；物质基础：充分发挥材料的作用；最终归宿：土木工程施工与组织管理；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、开发等；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。

“衣、食、住、行”

1.2古代土木工程一、古代土木工程的历史跨度约公元前5000年—17世纪中叶二、古代土木工程的主要结构形式木结构、石结构、砖结构，例：北京故宫、天坛、山西应县木塔，埃及金字塔三、典型工程古罗马斗兽场、万里长城、都江堰水利工程(应县木塔)1056年山西应县；木塔结构，塔高67.3m，呈八角形；现存最高的木结构。埃及金字塔公元前27-

前26世纪包括胡夫金字塔、哈夫拉金字塔、孟卡拉金字塔和大斯芬克斯像等三座大金字塔都用淡黄色石灰石砌筑，外贴一层磨光的白色石灰石。塔身是精确的正方锥形，彼此平面位置沿对角线相接。古长城（始建于公元前7世纪）*中国古代规模最宏大的防御工程；春秋时楚国最早筑长城长数百里，称“方城；明长城东起鸭绿江，西达嘉峪关，全长约4700里。都江堰：（约公元前256年-前251年）

四川省灌县岷江中游。战国时期李冰父子主持兴建。由分水导流工程、溢流排沙工程和引水口工程组成。*椭圆形的建筑物*建在几座小山之间的谷底*采用灰华石承重，拱顶和上层的承重墙用混凝土，骨料里添有浮石。大角斗场：公元70-82年，古罗马

*河北省赵县；*隋朝李春；*世界现存最早、跨度最大的空腹式单孔圆弧石拱桥，全长50.83米，净跨37.02米，矢高7.23米，桥面宽9米。赵州桥：591年-599年比萨主教堂建筑群（1063-1350年意大利）*意大利罗曼建筑的著名实例。*平面为圆形，直径约16米，共8层，高度约55米，塔顶偏离约5米。*地基不均匀沉降，塔身向南倾斜，斜塔因此得名。巴黎圣母院：1163-1250年，法国

*歌特式建筑早期的成熟作品。*使用尖券、柱墩、肋架拱和飞扶壁，组成石框架结构，代表着成熟的歌特式教堂的结构体系。*立面雕饰精美，中心的玫瑰窗直径13米，极为美丽。这个立面是法国歌特式教堂的典型形象，也是以后许多教堂的范本。古代土木工程的主要结构形式古代土木工程结构石结构木结构砖结构古代土木工程特点：

天然材料为主：泥土、砾石、树干、树枝、竹、茅草、芦苇、土坯、加工后石材、砖、瓦、木、青铜、铁、铅以及混合材料，如草筋泥，混合土；工艺技术简单：早期用石斧、石刀，后有人工打造的斧、凿、钻、锯、铲等青铜和铁制工具，逐步产生了窑制和煅烧加工技术，以及打桩机、桅杆起重机等施工机械；分工逐步专业化：木工、瓦工、泥工、土工、窑工、雕工、石工、彩画工等；

经验总结和形象描述为主，理论依据缺乏。1.3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(第二次世界大战前后)的300年间。主要特征有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。近代土木工程的材料发展：1824年波特兰水泥>1867年钢筋混凝土>1859年转炉炼钢法>1886钢筋混凝土楼板>1928年预应力混凝土施工技术进步很大。1.3近代土木工程土木工程在理论、材料、施工领域出现的重要事件意大利科学家伽利略在1683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。土木工程重要事件(续)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。近代土木工程经典案例伊斯兰建筑的精品，被称为印度古建筑的明珠。为印度莫卧儿王朝皇帝沙杰汗为爱妃泰吉•玛哈尔建造的墓。陵墓坐落在一个宽293米、长576米的长方形花园中，外有围墙。陵墓主体为八角形，由边长56.7米的正方形抹去四角而成。中央覆盖复合式穹顶。内穹顶直径17.7米，高24.4米，上面的外穹顶高近61米。四角各有一座形状相似的小穹顶，体量匀称。泰吉•玛哈尔陵（1630-1653年，印度）

位于北京城内东北隅。始建于康熙三十三年，初为康熙皇帝四子胤稹的府邸—雍亲王府，雍正三年（1725年）改为雍和宫。乾隆九年（1744年）改建为喇嘛教寺院。雍和宫（1694年始建，中国）埃菲尔铁塔：1887-1889年，法国

世界著名钢结构高塔。位于法国巴黎市内，因设计工程师A.-G.埃菲尔而得名。塔高300米，具有曲线形轮廓，横断面为四边形，底部边宽100米。整座塔用钢量约8500吨，钢桩基础，采用拱形门解决大跨度问题。世界最长的山岭铁路隧道。从瑞士通往意大利的铁路线穿越阿尔卑斯山底部的两座单线铁路隧道。其长度分别为19803米、19323米。辛普朗隧道（瑞士）

1898-1906年德国高速公路：1931-1942年，德国

世界上历史最悠久、质量高超和设施完善的高速公路。1932年，德国试建从科隆到波恩的双向4车道全部立体交叉的汽车专用公路，是远程公路中技术标准最高的一类公路，成为世界上第一条高速公路。中山陵：1929年建成，中国孙中山先生的陵墓。位于南京东郊紫金山南麓，是中国近代建筑的代表。主跨长1280m，边孔344m，塔高228m，桥面宽25.2m，在相当长的时间内居世界第一。旧金山金门大桥：1935年建成，美国该阶段土木工程的特征：材料方面由木材、石料、砖瓦为主，到开始并日益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土。理论方面材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，保证了工程结构的安全和人力物力的节约。施工方面不断出现新的工艺和新的机械，施工技术进步，建造规模扩大，建造速度加快。1.4现代土木工程时间跨度：20世纪中叶第二次世界大战结束后至今。具有以下四个特点：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。发展高科技和新技术对土木工程提出高标准要求。如核反应堆、核电站；海洋工程等。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。地下工程高速发展。城市高架公路、立交桥大量涌现。交通运输高速化主要标志高速公路的大规模修建铁路电气化的形成和大量发展。长距离的海底隧道的出现。材料轻质高强化高强钢丝、钢绞线和粗钢筋大量生产，标号为500－600号的水泥已在工程中普遍应用，轻集料混凝土和加气混凝土已用于高层建筑。铝合金、镀膜玻璃、石膏板、建筑塑料、玻璃钢等工程材料发展迅速。施工过程工业化在工厂中成批地生产房屋、桥梁的种种构配件、组合体等的工业化生产方式得到推行，各种现场机械化施工方法发展迅速。现代技术使许多复杂的工程成为可能。1.5土木工程的未来目前土木工程面临的形势：1、信息工业的迅猛发展2、航天航空高科技的发展3、地球人口激增4、生态环境破坏一、重大工程项目陆续兴建1.太空城市国际太空站2.智能建筑美国太平洋设计中心3.绿色建筑二、土木工程将向太空、海洋、荒漠开拓填海造地机场围海造城浮动城市沙漠登月火星等等未来房屋未来的房屋将再也找不到砖、瓦等古老的材料，而是用各种各样的塑料、玻璃、轻金属以及许多新型轻金属材料建造的。盖房子将是一件十分简单的事情，因为建筑材料大都是预制的，用机器人盖房子就象小孩子搭积木一样。打不碎并不沾尘的玻璃；根据温度差改变色彩的墙壁；接通室外垃圾箱的中央吸尘装置；具有通气性能的微孔地面，可自动开启便于采光通风的屋顶等。海上城市十多年前，国际海洋博览会在日本冲绳开幕，中心会场不是设在内陆，而是设在一座漂浮在海面上的大型海洋建筑物内。目前，美国拟在离夏威夷群岛不远的太平洋上修建一座海上城市，它将建在高70米，直径27米的钢筋混凝土“浮船”上。这座海上城市竣工以后，将有10万居民乔迁“新居”目前，一些发达国家的建筑学家和海洋专家，正在制定很多宏伟、新奇的海上城市规划。有人预计，到二十一世纪中叶，世界人口将有1/10住在海上建筑物中。月球工厂美国航天局制定了一系列的太空开发计划，其中一项是在月球建立一个可住人的永久性基地，并打算于二十一世纪中期实现。月球基地初步建成之后，除了设有宇航员的的工作和实验舱之外，还计划建立水泥厂和冶炼厂。地质学家将会坐着火箭到月球上去上班。

三、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绿色、节能材料四、设计方法精确、设计工作自动化（数值分析三峡工程应力）五、信息化和智能技术引入土木工程1、信息化施工2、智能化建筑3、智能化交通4、土木工程分析的仿真系统（数值分析三峡工程应力）1.6土木工程建设程序与法规(一)土木工程建设程序依照我国现行工程建设程序法规的规定，我国工程建设程序共分五个阶段，每个阶段又包含若干环节。(1)工程建设前期阶段(决策分析、投资意向)。主要内容包括投资机会分析、项口建议书、可行性研究(包括初步可行性研究)、审批立项。(2)工程建设准备阶段(规划)。主要内容包括获取土地使用权、拆迁、报建、工程承包发包。(3)工程建设实施阶段(勘察设计与施工)。主要内容包括设计文件审批、施工准备、工程施工、生产准备。(4)工程验收与保修阶段(竣工验收)。主要内容包括工程验收、工程保修。(5)终结阶段(生产运营)。主要内容包括交付使用、投资后评价。(二)土木工程建设法规简介建设法规是指国家权力机关或其授权的行政机关制定的，旨在调整国家及其有关机构、企事业单位、社会团体、公民之间在建设活动中或建设行政管理活动中发生的各种社会关系的法律、法规的统称。(三)掌握工程建设法规的意义掌握建设法规有很重要的现实意义。(1)掌握建设法规所涉及的法律、法规的基本概念，建设活动的基础建筑程序。(2)熟悉建筑活动中的勘察、设计、施工、监理所涉及的法规及分类，并能在实践中逐渐加深对其理解和选用。(3)明确建