土木工程力学基础--绪论
土木工程概论 第1章 绪 论1
土木工程概论
土木工程概论这门课程有两个目标:
1 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,初步构建专业基础知识; 2 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,初步树立专业思想和方法。 在这门课程讲解中将以工程概论为主要线索来介绍土木 工程所涵盖的各个领域,详尽地介绍土木工程各个分支 学科所涉及的内容。
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。
雅典卫城最著名的建筑是帕 特农神庙,它是古希腊建筑 艺术的纪念碑,被称为“神 庙中的神庙”。
希腊的帕特农神庙
神庙矗立在卫城的最高点, 因祭奉雅典娜女神而得名。 神庙除了石灰钙岩的地基, 木制的大门和天花板之外, 其余部分完全是用从潘太里 科山采来的大理石构造成的, 包括屋顶。
掌握哪些基本技能、具备哪些能力?怎样才能学好
“土木工程”等。回答这些问题便是本书的主要任务。
1.1 土木工程概论课程的任务
一、土木工程的定义 中国国务院学位委员会在学科简介中定义: 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。 可见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。
都江堰水利工程, 至今仍造福于四川 人民。在今天看来, 这一水利设施的设 计也是非常合理、 十分巧妙的,许多 国际水利工程专家 参观后均十分叹服。 都江堰水利工程
土木工程概论-绪论ppt课件
土木工程发展简史
土木工程发展到现在经历了三个历史时期
古代土木工程 近代土木工程 现代土木工程
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
小结:古代土木工程的特点
这个历史时期内,土木工程所用材料最早只 是当地的天然材料,如泥土、砾石、树干、 竹、茅草、芦苇等,后来发展了土坯、石材、 砖、瓦、木、青铜、铁、铅以及混合材料如 草筋泥、混合土等。
第一章 绪论
课程任务 古代土木工程 近代土木工程 现代土木工程 未来土木工程
1.1课程任务
土木工程的定义
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
房屋建筑
需要一 门向学 生介绍 整个专 业情况 的课程
给排水
公路
土木工程 港口码头 铁路
水利
桥梁
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。
土木工程要解决四个方面的问题
土木工程概论-绪论
推荐参考书
罗福午.土木工程概论.武汉:武汉工业大 学出版社 丁大钧.土木工程概论.北京:中国建筑工 业大学出版社 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(20%)+期末(80%)
土木工程材料(绪论)
承重结构材料如钢筋、混凝土等
具有特殊如防水、装饰、绝热材料等
二、土木工程材料的分类 (1) 按材料在工程中的功能分类 结构材料 它们在建筑中承受各种荷载,起骨架 作用,其质量好坏直接危及结构安全,属 于这类材料的有钢材、水泥混凝土等。
二、土木工程材料的分类
围护与隔绝材料 它们在建筑中起围护与隔绝作用,以
•10 [香港]中国银行大厦
一、土木工程材料在工程中的地位和作用 • 材料的质量直接关系到工程的质量
例如:记忆深刻的1998年抗洪救灾,长江流域发生了千年 一遇的洪水。南京九江大堤决口,原因是防洪大堤的 防渗墙应采用水泥浆,结果用泥浆替代。朱镕基怒斥 为“豆腐渣工程”。 例如:重庆綦门垮桥事故 。 1999年1月4日18时52分,横 跨重庆綦江县新旧城区的虹桥随着一声巨响在一瞬间 全部塌垮据不完全统计,这次人行桥梁塌垮事故至少 造成24人死亡,11名武警士兵和部分群众下落不明, 14人受轻重伤。
楼脆脆
楼歪歪
一、土木工程材料在工程中的地位和作用的分类 通过对诸多工程事故的分析,工程质 量与材料有关的比例是相当高的。主要表
现在以次充好,偷工减料,选择、使用材
料不当等原因。
二、土木工程材料的分类
土木工程材料品种繁多,我们可按不同原则进行分
类:
化学成分
无机材料
有机材料 复合材料
建筑结构材料 功能 建筑功能材料
四、土木工程材料的标准化
• 各级标准均有相应的代号,其表示方法由 标准名称、标准代号、发布顺序号和发布 年号组成。例如:
《烧结普通砖》GB/T 5101-1998
发布年号:1998年 发布顺序号:5101 推荐标准:T 标准代号:GB 标准名称:烧结普通砖
土木工程概论全部
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18
二 近代土木工程
1.近代土木工程的时间跨度: 17世纪中叶->第二次世界大战前后。
2.这一时期土木工程的特点: 有力学和结构理论作为土木工程的设计指导;砖、 瓦、石、木等建筑材料得到广泛应用;混凝土和钢 筋混凝土、钢材、预应力混凝土得到发展;施工技 术、施工机械、施工规模进步很快,施工速度加快。
塔为楼阁式,用优质 松 木 建 成 , 高 66 米 , 底 层 直径30米,平面呈八角形。 塔 刹 高 10 米 , 结 构 设 计 精 巧,具有抗震、防灾、防 火和防雷能力,保存至今 已近千年,国内外现存最 古老最高大的木结构塔式 建筑 。
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古代土木工程-山西佛光寺祖师塔
在山西省五台县五台山 的佛光寺内。祖师塔建 于北魏孝文帝时期(公 元 471-499 年 ) , 是 创建佛光寺的初祖禅师 的墓塔,塔身用青砖砌 成,高约八米,呈六角平
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近代土木工程经典案例
7 中国的京张铁路(1905-1909)
中国人自己设计的第一条铁路,詹天佑在美国耶鲁大学
完 成 铁 路 工 程 的 学 业 , 于 1888 年 到 中 国 铁 路 公 司 任 工 程 师 。 1905年,主持修建北京到张家口的铁路。1909年提前2年完成, 在中国和世界铁路史上留下了光辉的一页。
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巴拿马运河
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横穿巴拿马地峡,连接太 平洋和大西洋,是重要的 航运要道,被誉为世界七 大工程奇迹之一和“世界 桥梁”。属于水闸式运河。 长度约为65千米,宽度 152~304米。整个运河的水 位高出两大洋26米,设有6 座船闸。船舶通过运河一 般需要9个小时,可以通航 76000吨级的轮船。
1914年8月15日巴拿马运河 正式通航,极大地缩短了 美国东西海岸间的航程, 比绕合恩角缩短了1万4千8 百公里。
教学课件:第0章-土力学绪论
02
土力学的重要性在于,它是工程 实践中不可或缺的基础学科,对 于保障工程安全、提高工程质量 、降低工程风险具有重要意义。
土力学的研究内容与特点
土力学的研究内容包括土的物理性质 、力学性质、变形特性、强度理论等 ,以及土体在各种外力作用下的稳定 性分析。
掌握土力学的基本原理和方法对 于土木工程师来说是必不可少的。
课程目标与内容
01
02
03
04
掌握土力学的基本概念、 原理和方法。
了解土的物理性质和工 程分类。
熟悉土的应力、应变和 强度等基本力学性质。
掌握土压力、地基承载 力和边坡稳定性等工程 问题分析方法。
02 土力学简介
土力学的定义与重要性
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感谢您的观看
01
基础工程
土力学在土木工程中广泛应用于基础设计,如桩基、扩基、土钉墙等。
它提供了土的力学性质和行为的知识,帮助工程师更好地理解和设计基
础结构。
02
边坡工程
土力学在边坡工程中发挥着关键作用,涉及到边坡的稳定性分析、加固
设计等方面。通过土力学理论,工程师可以评估边坡的稳定性,并采取
适当的措施来确保安全。
土力学的基本假设与简化
连续性假设
土体被视为连续介质,物质无 穷小部分之间无空隙。
各向同性假设
土体的物理力学性质在不同方 向上相同。
均匀性假设
同一类型的土体具有相同的物 理力学性质。
确定性假设
土体的物理力学性质可以用确 定的数值表示,不考虑随机性
《土木工程概论》课件-第1讲 绪论
土木工程概论邵阳学院杨宗耀教授级高级工程师终身享受国务院特殊津贴专家湖南省施工专业学术委员会副主任首批国家级注册监理工程师本课程的主要内容第1讲绪论第8讲机场、港口及隧道工程第2讲土木工程专业介绍第9讲桥梁工程(1)与学习方法第10讲桥梁工程(2)第3讲土木工程材料第11讲土木工程中的力学第4讲基础工程与结构概念第5讲建筑工程(1)第12讲土木工程建设与施工第6讲建筑工程(2)第13讲土木工程建设与施工第7讲公路、铁路工程第14讲土木工程灾害与抗灾第一讲绪论1土木工程的概念2土木工程发展历史简述【教学要求】理解土木工程的定义、范围及基本属性;了解土木工程的发展历史。
【教学重点】土木工程的定义、需解决的问题及四个基本属性;土木工程的历史、现状和发展趋势。
【教学难点】本讲无难点。
1土木工程的概念土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。
木结构法国凯旋门纽约帝国大厦江阴长江大桥香港中银大厦既指与人类生活、生产活动有关的建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程等各类工程设施;建筑工程道路工程娄底体育馆水利工程铁路工程桥梁工程机场建筑隧道建筑港口建筑土木工程概论土木工程也指为了建造工程设施应用材料、设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。
地质勘探1土木工程的概念GPS 测绘全站仪测量土木工程概论设计施工爆破吊装土木工程概论1.1土木工程需要解决的问题⑴形成人类活动需要的、功能良好和舒适美观的空间和通道。
武汉长江隧道透视图港珠澳大桥示意图1土木工程的概念这是土木工程的根本目的和出发点!⑵能够抵御自然灾害或人为作用力。
雷暴惊魂暴雨洪水袭击烟台国际机场前者如地震、风灾、水灾等作用;后者如工程振动、人为破坏等;佛山九江大桥被撞百米桥面坠入江中房屋倒塌桥梁断裂四川大地震映秀镇⑶充分发挥材料的作用。
奥运会主场馆—“鸟巢”因为材料问题是建造土木工程的根本条件;上海环球金融中心(492m)央视新址大楼即将竣工⑷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、财、物,把社会所需要的工程设施建造成功,付诸使用。
绪 论
图1 上部结构、地基与基础示意图 1—上部结构;2—基础;3—地基 绪 论一、土力学的研究对象土力学(Soil mechanics )是研究土的碎散特性及其受力后的应力、应变、强度、稳定和渗透等规律的一门学科。
它以力学和工程地质学的知识为基础,研究与工程建筑有关的土的变形和强度特性,并据此计算土体的固结与稳定,为各项专门工程服务。
土是各类岩石经长期地质营力作用风化后的产物,是由各种岩石碎块和矿物颗粒组成的松散集合体。
土体是由一定的材料组成,具有一定的结构,赋存于一定地质环境中的地质体。
作为一种松散介质,土体具有不同于一般理想刚体和连续固体的特性——松散性、孔隙性和多相性。
土的颗粒之间有许多孔隙,孔隙中存在水和气体。
土一般为三相系,即由土颗粒、水和空气所组成。
当土体处于饱水状态或干旱状态时,则为二相系,即仅有土颗粒和水或土颗粒和空气。
土颗粒之间的联系微弱,有的甚至没有联结。
因此,土的上述特性决定了土具有较大的渗透性和压缩性,以及较小的抗剪强度。
在小范围内,可以近似地将土体视为均质的各向同性介质;但在大范围内,由于土体在形成过程中及形成以后,受内外地质营力的作用,可形成各种不连续面,使土体表现出非均质性和各向异性的特点。
由于建筑物的修建,使一定范围内地层的应力状态发生变化,这一范围内的地层称为地基(Ground )。
所以地基就是承担建筑物荷重的土体或岩体。
与地基接触的建筑物下部结构称为基础(Foundation )。
一般建筑物由上部结构和基础两部分组成。
建筑物的上部结构荷载通过具有一定埋深的基础传递扩散到土中间去。
基础一般埋在地面以下,起着承上启下传递荷载的作用。
图1表示了上部结构、基础和地基三者的关系。
土体与工程建筑的关系十分密切,自然界中的土被广泛用作各种工程建筑物的地基。
一般土木工程建筑或修建在地表,或埋置于岩土之中。
此外,土作为建筑材料可用来修筑堤坝、路基以及其它土工建筑物。
因此,作为建筑地基、建筑介质或建筑材料的地壳表层土体是土力学的研究对象。
土木工程概论-正文
第一章绪论第一节土木工程的定义、特点与作用一、土木工程的定义土木工程 在国务院学位委员会的学科简介中,被定义为 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(建在地上㊁地下㊁水中的各种工程设施),也指工程建设所应用的材料㊁设备和所进行的勘测㊁设计㊁施工㊁保养㊁维修等技术 ㊂从该定义看出,土木工程具有以下的三层含义㊂第一层,土木工程是指各类工程设施,即工程建设的对象㊂工程设施的范围非常广泛,既包含建造在地上或地下㊁陆上或水中,直接或间接为人类生活㊁生产㊁工作㊁科研㊁国防服务的各种工程设施,又包含运河㊁水库㊁大坝㊁水渠等水利工程设施㊂如房屋建筑工程㊁道路工程㊁铁路工程㊁管道运输工程㊁隧道工程㊁桥梁工程㊁运河工程㊁堤坝工程㊁港口工程㊁电站与输变电站工程㊁飞机场工程㊁海洋平台工程㊁给水排水工程㊁防灾减灾工程㊁防护工程等㊂第二层,土木工程是指工程建设所需的工程材料和工程机械设备㊂其中,工程机械设备既包括生产土木工程材料的生产机械,也包括土木工程建设过程中的施工机械㊂第三层,土木工程是指一门学科㊂这既指勘察㊁测绘㊁规划㊁设计等科学技术活动,也指施工㊁维护㊁维修㊁保养㊁改造㊁加固㊁运行管理等生产技术活动,还包括土木工程材料性能试验㊁工程结构性能试验㊁工程安全性检测等试验技术活动㊂土木工程是一个涉及面极广的普适性行业㊂土木工程的英文为C i v i l E n g i n e e r i n g,意为 民用工程 ,它的原意是与 军事工程 (M i l i t a r y E n g i n e e r i n g)相对应的,即指除了服务于战争设施以外的㊁一切为了生活和生产所需要的民用工程设施的总称,但后来,这个界定就不那么明确了㊂按照学科的划分,地下防护工程㊁航天发射塔架等设施也属于土木工程的范畴㊂目前,土木工程已发展出许多分支,如房屋建筑工程㊁铁路工程㊁道路工程㊁飞机场工程㊁桥梁工程㊁隧道及地下工程㊁特种工程结构㊁给水排水工程㊁城市供热供燃气工程㊁港口工程㊁水利工程等学科㊂其中,有些分支,如水利工程,由于自身工程对象的不断增多及专门科学技术的发展,已从土木工程中分化出来成为独立的学科体系,但是它们在很大程度上仍具有土木工程的共性㊂土木工程的要素和目的如图11所示㊂10 2 0二、土木工程的特点土木工程作为一门应用科学技术,具有以下几个基本属性㊂1.综合性建造一项工程一般要经过勘察㊁设计㊁施工和运行管理四个阶段,需要运用工程地质勘察㊁工程测量㊁土力学㊁工程力学㊁工程设计㊁建筑材料㊁建筑设备㊁工程机械㊁建筑经济㊁工程管理等多个学科的知识,因而土木工程是一门涉及学科范围众多的综合性学科㊂2.社会性土木工程的发展伴随着人类社会的进步和社会不同历史时期的科学技术㊁管理水平的提高而发展㊂它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济㊁文化㊁科学㊁技术发展的水平,因而土木工程也成为社会历史发展的见证之一㊂例如,远古时代,人们就开始修筑简陋的房舍㊁道路㊁桥梁和沟渠,以满足简单的生活和生产需要㊂后来,人们为了适应战争㊁生产㊁生活及宗教传播的需要,兴建了城池㊁运河㊁宫殿㊁寺庙及其他各种建筑物,如我国的长城㊁都江堰㊁京杭大运河(见图12)等㊂(a)京杭大运河实景图(b)地图上的大运河图12京杭大运河3.实践性影响土木工程的因素既多又错综复杂,因而土木工程是具有很强实践性的学科㊂在早期,土木工程是通过工程实践,总结成功的经验,尤其是吸取失败的教训发展起来的㊂从17世纪开始,以伽利略和牛顿开始研究的近代力学同土木工程实践结合起来,逐渐形成以材料力学㊁结构力学㊁流体力学㊁土力学㊁岩体力学等作为力学理论框架的应用学科㊂这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学㊂在土木工程的发展过程中,工程实践经验常先行于理论,工程事故常显示出未能预见的新因素,触发新理论的研究和发展㊂从古至今,不少工程问题的处理,在很大程度上仍然依靠实践经验㊂4.技术、经济和艺术的统一性土木工程既然是为人类生活㊁生产和娱乐服务的,那么它必然与社会相应历史时期的技术㊁经济和艺术相协调㊁相统一㊂人们力求建造最经济的工程设施,用以满足使用者的各种3需求(包括审美要求)㊂而一项工程的经济性又和各项技术活动密切相关,如工程选址㊁总体规划㊁设计和施工技术等,这些都影响着工程建设的总投资㊁工程建成后的经济效益和使用期间的维修费用㊂5.建造过程的单项性土木工程一般按照建设单位的设计任务书和招标要求进行单项设计㊁单项施工,并且多数是在自然环境中建造㊂土木工程的建造周期较长,大自然和社会环境的风险较多,因而建造过程中的质量和安全问题十分重要㊂三、土木工程的地位与作用1.土木工程是关乎人类生存的基础性产业人类生存与生活离不开衣㊁食㊁住㊁行四件大事,而土木工程密切联系着每个人生活中的这四件事㊂(1)衣:纺纱㊁织布㊁制衣等均要在工厂内进行,这与土木工程间接有关㊂(2)食:打井取水(见图13),筑渠灌溉,建水库蓄水,建粮食加工厂㊁粮仓㊁冷库等,这都与土木工程间接有关㊂(3)住:人类的生活㊁生产离不开房屋建筑,这与土木工程直接有关㊂(4)行:铁路(见图14)㊁公路㊁机场㊁港口㊁码头㊁运河等交通工程设施离不开土木工程,这与土木工程直接有关㊂图13 坎儿井图14 铁路轨道2.土木工程是国民经济发展的带动性行业1)土木工程涉及行业众多土木工程的上游和下游企业很多,涉及多个部门,如冶金㊁建材㊁机械制造㊁运输等行业㊂土木工程物资消耗占全国总消耗量的比例分别为钢材25%㊁木材40%㊁水泥70%㊁玻璃76%㊁塑料25%㊁运输量28%㊂土木工程的发展带动了相关产业的发展和繁荣㊂图15 三峡大坝2)土木工程是挖掘和吸纳劳动力资源的重要平台土木工程属于劳动密集型产业,其容纳的就业人数占全社会劳动者人数的8%左右,是转移农村富余劳动力,解决就业问题的主要途径㊂同时土木工程的劳务输出是我国对外输出的重要方面㊂3)土木工程可以大幅度拉动国民经济增长政府扩大内需采取积极的财政政策时,重要的资金投向就是土木工程方面的基础建设㊂一些大型基本建设工程,投资非常巨大,如京九铁路全长超过2000k m ,预算投入超过400亿元;举世闻名的三峡工程(见图15),混凝土用量达2.643ˑ400107m3,总库容3.93ˑ1010m3,决算总投资超过2000亿元;京沪高铁工程㊁南水北调工程㊁西气东输工程㊁青藏铁路工程等的总投资均超过千亿元㊂4)土木工程能够吸收大量的消费资金当人民的生活水平提高到一定程度时,社会消费资金会有较大幅度的增加㊂这时,会出现三种情况:一是增加消费,使消费资金转化为生产资金,从而刺激生产,使经济向良性循环的方向发展;二是消费结构不合理,市场存在供不应求现象,这时消费资金的大幅增加会引起通货膨胀;三是储蓄资金增加,这对市场是潜在的压力,却不能通过市场机制用于生产,若处理不当则可能引起生产萎缩㊂如果后两种情况同时存在,问题就更为严重㊂许多国家的经验都表明,把社会消费资金(包括储蓄)吸引到住宅消费上来是一个两全其美的办法㊂一方面为社会消费资金提供了良好的出路,另一方面为土木工程提供了大量的生产资金,从而达到引导消费㊁调整消费结构,促进生产的效果㊂5)土木工程是国家实现经济宏观调控的重要方法土木工程对国民经济的发展有一定的调节作用,因此当国民经济处于萧条期时,可以通过扩大国家对公共事业的投资,如市政工程㊁高速公路等,使土木工程不衰落下去,这样也就刺激了与土木工程密切相关的行业的发展,从而引起对其他行业需求的螺旋式增长,使国民经济不出现经济萧条(或者可以缓解国民经济萧条的程度)㊂反之,当国民经济出现过热现象时,国家可通过压缩公共投资规模㊁取消对住宅消费的优惠政策等措施,抑制土木工程的发展,这样也就抑制了其他行业的发展,使国民经济走上稳定发展的轨道㊂我国实行的是社会主义市场经济,土木工程对国民经济的调节作用是通过扩大或压缩固定资产投资规模来实现的㊂例如,2008年由美国两房危机引发的全球金融海啸也波及我国,我国立即出台了4万亿的救市措施,其中60%属于基础设施和民生工程,这些都与土木工程有关㊂6)土木工程设施是国家财富的重要组成部分土木工程产值在国内生产总值中占有重要地位,能为社会创造新价值,为国家增加财富积累㊂长期以来,我国建筑业所创造的总产值和增加值,在社会总产值和国民生产总值中分别占到10%和6%左右的份额㊂土木工程创造的固定资产在固定资产形成总值中占有很大比重㊂据联合国统计,各国用于房屋建造的投资占国民经济生产总值的6%~12%㊂此外,土木工程也是政府财政收入的重要来源,其每年提供的税利额一般可占政府财政收入的10%~40%㊂7)土木工程是关系国计民生的支柱产业土木工程是国民经济的重要物质生产部门,是国民经济和社会发展的物质技术基础㊂土木工程建造的产品转给使用者之后,就形成了各种生产性和非生产性的固定资产㊂它是国民经济各物质生产部门和交通运输部门进行生产的手段,是人民生活的重要物质基础㊂美国和其他一些西方国家把土木工程与钢铁工业㊁汽车工业并列为国民经济的三大支柱,我国一直将土木工程与工业㊁农业㊁交通运输业㊁商业合称为五大物质生产部门,可见土木工程在国民经济中所占地位的重要㊂8)土木工程能够创收外汇,增加国家收入5土木工程走向国际承包市场,既能发展经济㊁扩大影响,又可以带动资本㊁技术㊁劳务㊁设备及商品输出创收外汇,这为国家的出口创汇工作起到不可磨灭的作用㊂3.土木工程在国防军事建设中的作用从古代最原始的军事工程,到当今现代化的军事建设,土木工程都一直发挥着相当重要的作用㊂特别是在军事防御方面,土木工程的作用更为突出㊂1)古代军事中土木工程的作用在冷兵器时代时,土木工程在军事防御过程中一直处于相当重要的位置㊂例如,我国长城(见图16)的修筑是为了抵御北方的游牧民族侵袭,从秦朝起一直到明朝,长城始终在军事防御上发挥着无可替代的作用㊂又如,在世界范围内,古代的城池多是以高高的城墙包围着城市,再以护城河围护着城墙,以抵御敌人的进攻(见图17)㊂毫不夸张地说,在冷兵器时代,土木工程的建设对于一个国家有着决定存亡的重要性㊂图16长城图17古代城堡2)近代军事中土木工程的作用在近代,土木工程在军事防御建设中的作用依然重要㊂如碉堡(见图18),其用砖㊁石㊁钢筋混凝土等建成,主要作用是防守㊂第二次世界大战(简称二代)时期,碉堡在德国作为避难所,在苏联作为储存场所,在日本和其他国家作为军事检查堡垒㊂在当今社会,碉堡可能已经失去了曾经在军事防御中的重要地位,但在某些领域依然具有重要的用途,如在恐怖袭击中作为避难所㊂又如防空洞(见图19),其能够有效保护人们的生命安全,减小敌军空袭带来的损失,因此,目前几乎所有的城市中高楼大厦下面都有防空洞㊂图18英国二战时的碉堡图19西柏坡防空洞3)当代军事中土木工程的作用当代军事技术发展迅速,新型武器不断地被研制出来,传统模式的攻击方式已经发生改变㊂面对不同的攻击方式,需要有不同的防御措施㊂在高技术㊁信息化的战争中,土木工程的作用显得尤为重要,不仅在军事防御中有着重要的战略意义,在军事建设的很多方面都有着重要作用,如军用机场的建设,水下潜艇基地的建设,核电站㊁核设施的建设,军港的建设, 06导弹发射塔的建设,以及军事抢险等㊂第二节土木工程的发展历史人类自出现以来,为了满足住和行及生产活动的需要,从构木为巢㊁掘土为穴的原始操作开始,到今天能建造摩天大厦㊁万米长桥,以至移山填海的宏伟工程,经历了漫长的发展过程㊂在这期间,土木工程的发展可以分为古代㊁近代和现代三个阶段㊂一、古代土木工程古代土木工程有着很长的时间跨度,它大致从新石器时代(公元前5000年)开始至17世纪中期㊂随着年代的推移,古代土木工程具有代表性的有以下几个㊂(1)中国黄河流域的仰韶文化遗址和西安半坡村遗址㊂仰韶文化(公元前5000 前3000年)是我国新石器时代的一种文化,1921年首次发现于河南渑池仰韶村,分布于黄河中下游流域,有残穴和平面为圆形㊁方形和多室联排呈矩形的地面建筑残迹(见图110)㊂西安半坡村遗址(公元前4800 前3600年,于1954年开始发掘)有很多圆形房屋的痕迹,经分析它们是直径为5~6m圆形房屋的土墙(见图111),墙内竖有木柱,支撑着用茅草做成的屋面,茅草下有起龙骨作用的密排树枝㊂半坡村遗址中现仍有木柱底的残穴和一些地面建筑残迹㊂图110河南仰韶文化遗址图111西安半坡村遗址(2)埃及法老陵墓建筑群 吉萨金字塔群(见图112)㊂其建于公元前27世纪,以古王国第四王朝法老胡夫的金字塔最大㊂胡夫金字塔(见图113)塔基呈方形,每边长230.5 m,高约146m,用230多万块巨石砌成㊂塔内有甬道㊁石阶㊁墓室等㊂图112吉萨金字塔群图113胡夫金字塔7(3)中国长城㊂公元前7世纪的春秋时期,楚国开始建造绵延数百里的长城;秦统一中国(公元前221年)后,将战国时期各国修筑的自卫长城连接起来,使其长约2500k m ㊂之后,汉朝㊁南北朝㊁隋朝直至明朝都曾大规模修筑长城㊂目前西起嘉峪关,东至山海关绵延约8850k m 的长城,是明代遗留下来的㊂图114 都江堰(4)中国四川的都江堰㊂始建于战国时期秦昭王末年(公元前256 前251年)的四川都江堰大型引水枢纽(见图114),是世界历史上最长的无坝引水工程㊂此工程以灌溉为主,兼有防洪㊁水运㊁供水等多种功能,一直沿用至今㊂其规模之大㊁规划之周密㊁技术之合理,均为前所未有㊂(5)土耳其的索菲亚大教堂(见图115)㊂公元532 537年建造于君士坦丁堡(今土耳其伊斯坦布尔)的索菲亚大教堂为砖砌穹顶(圆形球壳)㊂穹顶直径约33m ,高约55m ,支承在大跨砖拱和用巨石砌筑的巨型柱(截面约7mˑ10m )上㊂(6)中国河北的赵州桥(见图116)㊂赵州桥又称安济桥,坐落在河北省赵县汶河上㊂其建于隋代大业年间(公元605 618年),由著名匠师李春设计和建造,距今已有1400多年的历史,是世界上现存最早㊁保存最完善的敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥㊂赵州桥全长50.82m ,桥面宽约10m ,跨度37.02m ,采用28条并列的石条砌成拱券㊂拱券矢高7.23m ㊂拱上设有4个小拱,这些小拱既能减轻桥身自重,又便于排洪,且更显美观㊂该桥在材料使用㊁结构受力㊁艺术造型和经济上都达到极高成就㊂图115 土耳其的索菲亚大教堂图116赵州桥图117 应县木塔 (7)中国山西应县木塔(图117)㊂应县木塔即佛宫寺释迦塔,建成于公元1056年,为八角形,塔高67.3m ,底层直径30.27m ㊂该塔共9层,其中8层是用3m 左右长的木柱支顶重叠而成,为一内外两环柱网㊁用交圈的扶壁拱组成的双层套筒式结构㊂应县木塔是保存至今的唯一木塔,也是我国现存的最高木结构之一㊂它经多次大地震仍完整无损,足以证明我国历史上木结构建筑的辉煌成就㊂(8)中国的宫殿及庙宇建筑㊂中国历代封建王朝建造的大量宫殿和庙宇建筑都是木构架结构㊂木构架结构是用木梁㊁木柱做成承重骨架,用木质斗拱做成大800挑檐,四壁墙体都是自承重隔断墙的一种结构(见图118)㊂图118报国寺(9)西欧的教堂建筑㊂以意大利比萨大教堂(见图119)和法国巴黎圣母院(见图1 20)为代表的西欧教堂建筑,都采用了砖石拱券结构㊂图119意大利比萨大教堂图120法国巴黎圣母院在这个历史时期,土木工程所用的材料最早只是当地的天然材料,如泥土㊁砾石㊁树干㊁树枝㊁竹㊁茅草㊁芦苇等㊂后来发展了土坯㊁石材㊁砖㊁瓦㊁木㊁青铜㊁铁㊁铅以及混合材料(如草筋泥㊁混合土等)㊂土木工程的工艺技术,最早只是利用石斧㊁石刀等简单工具,后来发展了斧㊁凿㊁钻㊁锯㊁铲等青铜和铁质工具,兴起了窑制和煅烧加工技术,以及打桩机㊁桅杆起重机等施工机械㊂工程上的分工也日益细致,分化为木工㊁瓦工㊁泥工㊁土工㊁窑工㊁雕工㊁石工㊁彩画工等㊂但是,在这个历史时期内,除了有一些经验总结和形象描述土木工程的著作,如中国的‘考工记“(公元前5世纪)㊁‘营造法式“(公元1100年),意大利的‘论建筑“(文艺复兴时期阿尔贝蒂著)外,土木工程还缺乏理论上的依据和指导㊂二、近代土木工程近代土木工程的时间跨度为从17世纪中期至20世纪中期的300年㊂这个历史时期内土木工程的主要特征是:①有力学和结构理论作为指导;②砖㊁瓦㊁木㊁石等建筑材料得到日益广泛的使用,混凝土㊁钢材㊁钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展;③施工技术进步很大,建造规模日益扩大,建造速度大大加快㊂在这个历史时期,以下几件大事具有重要意义㊂(1)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,9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㊂(2)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㊂(3)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㊂(4)1825年,纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力分析法;19世纪末,里特尔等人提出极限平衡的概念㊂他们都为土木工程的结构理论分析打下了基础㊂(5)1824年,英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权,1850年开始生产水泥㊂水泥是形成混凝土的主要材料,这使得混凝土在土木工程中得到广泛的应用㊂后来,在20世纪初,有人发表了水灰比等学说,初步奠定了混凝土强度的理论基础㊂(6)1859年,贝塞麦转炉炼钢法(见图121)被发明了出来,使得钢材得以大量生产,并能越来越多地应用于土木工程㊂(7)1867年,法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆,并把这种方法推广到工程中,建造了一座蓄水池,这是应用钢筋混凝土的开端㊂1875年,他主持建造了第一座长16m的钢筋混凝土桥㊂图121贝塞麦转炉炼钢法图122布鲁克林大桥(8)1883年, 摩天楼之父 詹莱在美国的芝加哥建造了11层住宅保险大楼㊂该楼是世界上最早用铁框架(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㊂同一年(1883年),美国建成世界上第一座大跨钢悬索桥 布鲁克林大桥(见图122),其跨度为(930+1595+930)f t[(284+486+284)m]㊂1889年,法国在巴黎建成高300m的埃菲尔铁塔,该塔使用钢约8000t㊂它们是近代高层建筑结构的萌芽㊂此外,由奥蒂斯在19世纪50年代初期发明的安全升降机也使高层建筑成为可能㊂升降机最先采用的是蒸汽动力升降机,直到1857年在纽约才安装了第一台人乘坐的升降机㊂(9)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㊂1930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㊂于是,预应力混凝土在土木工程中得到广泛应用㊂(10)土木工程在铁路㊁公路㊁桥梁建设中得到大规模发展㊂代表成果有以下几个方面㊂①1825年,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铁路,长约21k m㊂1863年,英国在伦敦建成了世界第一条地下铁道㊂②1779年,英国用铸铁建成跨度为30.5m的拱桥;1826年,英国用锻铁建成一座跨度为177m的悬索桥;1890年,英国又建成两孔主跨达521m的悬臂式桁架梁桥㊂至此,现代01桥梁的3种基本形式(梁桥㊁拱桥㊁悬索桥)相继出现㊂图123 詹天佑设计的人字形铁路③1905 1908年,中国铁路工程先驱詹天佑建造了京张(北京 张家口)铁路(见图123)㊂该铁路全长约200k m ,造价仅为当时西方各国在中国建造铁路每千米造价的1/3~1/2㊂京张铁路的修筑技术达到了当时的世界先进水平,其中,八达岭隧道长1091m ㊁列车爬坡3.33%,使该路成为当时的世界奇迹㊂④1931 1942年,德国率先修筑了总长约3860k m 的高速公路网㊂三、现代土木工程第二次世界大战结束之后,许多国家经济起飞,现代科学技术迅速发展,从而为土木工程的进一步发展提供了强大的物质基础和技术手段,开始了以现代科学技术为后盾的土木工程新时代㊂现代土木工程有如下的特点㊂1.土木工程功能化土木工程功能化,即土木工程日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合,主要表现在以下三方面㊂(1)公共和住宅建筑物要求建筑㊁结构㊁给水排水㊁采暖㊁通风㊁供燃气㊁供电等现代技术设备结合成整体㊂(2)工业建筑物往往要求恒温㊁恒湿㊁防微振㊁防腐蚀㊁防辐射㊁防火㊁防爆㊁防磁㊁除尘㊁耐高(低)温㊁耐高(低)湿,并向大跨度㊁超重型㊁灵活空间方向发展㊂图124 海上采油平台(3)发展高技术和新技术对土木工程提出高标准要求㊂例如,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器工程;发展海洋采㊁炼㊁储油事业要求建造多功能的海洋工程,如海上采油平台(见图124)㊁海上炼油厂㊁海底油库等㊂2.城市建设立体化20世纪中期以来,城市建设有以下三个趋向㊂(1)高层建筑大量兴起 图125 迪拜哈利法塔由于城市人口大量集聚,密度猛增,造成城市用房紧张㊁地价高昂,这迫使建筑物向空间发展,不少国家的高层建筑面积几乎占整座城市建筑面积的30%~40%㊂美国的高层建筑数量很多,高度在160~200m 的建筑就有100多幢㊂20多年来,中国㊁马来西亚㊁新加坡㊁韩国等国家的高层建筑得到很大的发展㊂目前,世界最高的钢筋混凝土结构建筑为450m 高的马来西亚石油双塔大厦;最高的钢混组合结构为828m 高的迪拜哈利法塔(见图125)㊂110。
土木工程力学(1、2章复习重点)
土木工程力学第一章绪论1.1 土木工程力学的研究对象和任务力学和土木工程的结合点就是结构分析,土木工程也是结构分析的重要理论基础。
结构的概念及分类:土木工程中利用建筑材料按照一定结构形式建成的、能够承受和传递荷载而起到骨架作用的构筑物成为工程结构简称结构。
结构分为:(土木工程主要研究的是杆件构造)杆件结构(由若干杆件组成,其长度远大于横截面上两个方向的尺度)如:梁、桁架、钢架、拱等板壳结构(厚度远小于长度跟宽度,外形为平面为薄板,为曲面为薄壳)如:房屋建筑中的屋面板、楼板、壳体屋等实体结构(长宽高三个方向尺度大小相近属于同一数量级)如:重力式挡土墙、重力坝、墩台、块状基础等土木工程力学计算方法需要考虑三个方面的问题:(力系的平衡条件、变形连续条件、物理条件)土木工程力学的研究任务是探讨结构的合理组成形式,根据力学的基本原理分析在外界因素作用下构造的强度、刚度、稳定性和动力反应等方面的规律,以满足结构设计的安全、适用和经济的要求。
1.2结构的计算简图在进行力学计算前,必须对实际结构加以简化,用一个简化的模型代替实际结构,这个代替实际结构的简化计算图就成为结构的计算简图。
在计算简图中均用其轴线表示杆件,杆件的长度由其两端的结点之间的距离确定或是参照相关设计规范选定。
【1】结点的分类:杆件之间相互连接处成为结点,结点分为:铰结点、刚结点、组合结点。
铰结点的特征:连接的杆件在结点处不能相对移动,但各杆可绕铰自由转动,铰结点可以承受和传递力但不能承受和传递力矩。
刚结点的特征:连接的杆件在结点处既不能相对移动,也不能相对转到,刚结点可以承受和传递力和力矩。
组合结点:组合结点是铰结点和刚结点的组合形式,也称为半铰结点特征是连接的杆件在结点处不能发生相对移动其中一部分杆件为刚结,各杆端不能相对转动,而其余杆件为铰结,可以绕结点转动。
【2】支座的分类:结构于基础或其他支承物连接的部分称为支座。
结构或构件所承受的荷载将通过支座传递给基础或其他构件,支座对结构或构件的反作用力称为支座反力。
土力学绪论
•散粒性:
岩石风化或破 碎的产物,是
非连续体
• 受力以后易变形,强度低 • 体积变化主要是孔隙变化 • 剪切变形主要由颗粒相对 位移引起
•
三相性:
固相-土骨架 液相-水
气相-空气
• 受力后由土骨架、孔隙 介质共同承担
• 相间存在复杂的相互作用 • 孔隙流体可以流动
•
天然性:
自然界的产物, 存在自然变异性
砂性土
管 砂涌 环口
长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图
管涌:在渗流作用下,无粘性土体中的细小颗粒, 通过土的孔隙,发生移动或被水流带出的现象。
以上2个例子可归结为与土有关的渗透问题
5.土力学包括哪些内容防?灾 科 技 学 院
本课程主要内容
基础 物理性质
先导 土中 应力
核心 强度特性 变形特性 渗透特性
土木工程建筑材料 建筑物基础的地基 建筑环境
二、 存在大量与土有关的工程问题:
▪强度问题 ▪变形问题 ▪渗透问题
土力学可以解决工程实践问题,确保工程正常安全的 使用,这正是土力学存在的价值以及我们学习土力学 的目的。
与土强度有关防 灾的科工技 学程院问题
例1.加拿大特朗斯康谷仓
概况:长59.4m,宽23.5m,高 31.0m,共65个圆筒仓。钢混筏板基 础,厚61cm,埋深3.66m。1911年 动工,1913年完工,自重2万T。
1998年8月7日13:10发生管涌 险情,20分钟后,在堤外迎 水面找到2处进水口。 又过20分钟,防水墙后的土 堤突然塌陷出1个洞,5 m宽 的堤顶随即全部塌陷,并很 快形成宽约62m的溃口。
溃口原因:堤基管涌
焦点词汇:豆腐渣工程
堤基管涌
渗水
土木工程概论1-绪论
土木工程概论
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
土木工程概论
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:
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。
土木工程概论ຫໍສະໝຸດ 1.2 土木工程发展历史简述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)。
(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。
土木工程概论
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。
土木工程概论
第1章
绪论
土木工程概论
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
土木工程概论 1.1 土木工程和土木工程专业
1. 土木工程概念 土木工程: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;
土木工程概论
土木工程概论课件-绪论
土木工程概论
1.3.4 培養規格
1. 政治思想
具有高尚的道德品質和良好的科學素質和人文素養,具有科學的世 界觀和正確的人生觀
2. 知識結構
1)基礎知識 基礎理論+應用理論
2)專業知識與技術 建築結構設計理論與方法+土木工程施工技術與管理
3)相關知識 給排水+暖通+電工+工程機械
4)要掌握的技能與工具 製圖+測量+外語+電腦
平面寬約47m,長 約125m,可容近萬人。 聖壇上部的尖塔高達 90m。
正面是一對高60餘 米的塔樓,下部有三個 尖卷門洞。
土木工程概论
科隆大教堂是歐洲北部 最大的哥特式教堂,始建於 13世紀中葉。在德國科隆。 平面呈拉丁十字形,長 136.5m,寬45.7m,東端為7 個小圓龕組成的半圓形卷廊, 西立面有一對八角形塔樓, 建於1842-1880年,高達150 多米。
3. 大學生創新訓練
知識、能力、素質協調發展,創新思維、方法和能力培養
土木工程概论
1.4 註冊師制度
註冊師制度的建立將對學校的專業建設、人才培養規格及能力培 養要求等方面產生極大的影響,這主要體現在對學生職業和實踐能力 的培養方面,這就要求學校在專業的辦學思想、專業教學內容、教學 方法及實踐性教學環節等各個方面,緊緊圍繞註冊師制度對專業人員 的要求而開展教學活動。
土木工程概论
蓬皮杜國家藝術和文化 中心-綜合性文化建築。 建於1972~1977年。
特點:建築外觀、結構、 設備均暴露。沿街立面 滿是彩色管道。
土木工程概论
(2) 城市建設立體化 20世紀中葉以來,城
市建設有三個趨向: 高層建築的大量興起
由於城市人口大量積聚, 密度猛增,用房緊張,地價昂 貴,建築物向空間發展。美國 的高層建築最多,高度在160200m的就有100多幢。近10年 來,我國、馬來西亞、新加坡 等東南亞國家的高層建築有很 大發展。
《土力学》教学大纲
《土力学》教学大纲一、课程概述《土力学》是土木工程专业的一门重要专业课程,它主要研究土的物理性质、力学行为和工程问题。
本课程旨在让学生了解土的基本性质,掌握土力学的基本原理和方法,并能够解决实际工程中的土力学问题。
二、课程目标1、掌握土的基本物理和力学性质,包括土的分类、颗粒级配、密度、含水量、孔隙比、饱和度等;2、理解土力学的基本原理和方法,包括土的压缩性和渗透性、地基承载力和沉降计算、土压力和边坡稳定性分析等;3、能够应用土力学的基本理论和方法,解决实际工程中的问题,包括地基设计、挡土墙设计、基坑开挖等;4、了解土力学的最新发展和应用,包括环境土力学、地质工程中的土力学、岩土工程中的土力学等。
三、课程内容1、第一章:绪论2、第二章:土的物理性质及分类3、第三章:土的压缩性和渗透性4、第四章:地基承载力和沉降计算5、第五章:土压力和边坡稳定性分析6、第六章:地基设计7、第七章章:挡土墙设计8、第八章:基坑开挖9、第九章:环境土力学简介10、第十章:地质工程中的土力学11、第十一章:岩土工程中的土力学四、课程安排本课程共12周,每周4学时,共计48学时。
其中,理论授课30学时,实验环节18学时。
实验环节包括实验室试验和计算机模拟两部五、教学方法本课程采用多媒体教学和传统教学相结合的方式进行授课。
多媒体教学能够生动形象地展示土力学的原理和方法,而传统教学能够更好地引导学生理解和掌握土力学的知识点。
实验环节将通过实际操作和模拟软件进行实践操作,以提高学生的实践能力和计算机操作能力。
六、考核方式本课程的考核方式包括期末考试和平时成绩两部分。
期末考试采用闭卷考试形式,主要考察学生对土力学基本概念和理论的理解和应用能力。
平时成绩包括课堂表现、作业和实验环节的表现等,占总评成绩的30%。
《土力学实验》教学大纲一、课程概述《土力学实验》是土木工程专业的一门重要实验课程,旨在让学生掌握土力学实验的基本原理和方法,培养其分析和解决实际工程问题的能力。
土木工程概论知识点及习题
土木工程概论知识点及习题土木工程概论总复习第1章绪论一、学习重点(一)基本概念1、土木工程:土木工程就是修建各类工程设施的科学技术的总称,它既指工程建设的对象,即为建好在地上、地下、水中的各种工程设施,也Ornain应用领域的材料、设备和所展开的勘测设计、施工、维修保养、修理等技术。
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:在施工过程中所牵涉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、进度等信息展开搜集、存储、处置和交流,并予以科学地综合利用,为施工管理及时、精确地提供更多决策依据。
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”。
(二)基本知识和基本理论1、土木工程概论课程的任务“土木工程”包含哪些内容?“土木工程”专业的学生必须自学哪些科学知识、掌控哪些基本技能、具有哪些能力?怎样才能努力学习等?提问这些问题就是本书的主要任务。
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。
土木工程的范围包含房屋建筑工程、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,排灌排水工程,港口、码头工程等。
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存有:①功能要求多样化;②城市建设立体化;③交通工程快速化;④工程设施大型化。
3、土木工程的未来土木工程目前遭遇的形势就是:①信息(包括计算机、通讯、网络等)工业的迅猛发展。
②航空、航天事业等高科技事业的发展。
③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。
④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。
(1)关键性工程项目将陆续修建①为了解决城市土地供求矛盾,城市建设将向高、深方向发展。
土木工程概论1
铁塔于1887年1月26日破土动工, 但却遭到当时一些文化艺术界名 流的反对。 铁塔工地附近的居民 也被吓坏了, 有人居然还跑到法 院对埃菲尔进行起诉。 埃菲尔力排众议, 始终坚定 自己的信念, 他精打细算,一丝 不苟,尽量杜绝一丝一毫的偏差。 他在勒瓦卢瓦工地上搭起的巨大 “积木”,精确度几乎高达1/10 毫米。 1888年春天,4根倾斜的 塔柱开始合拢,第一块板安上去 时,每个孔洞都相当精确,以至 铆接时都不用锉一下。 铁塔的安 装工作于1889年4月5日竣工, 全部工程仅费时21个半月,耗 7,799,401法郎(埃菲尔原预算为
3000年我国新石器时代的一种文化称仰韶文化,1921
年首次发现于河南渑池仰韶村),其房屋为圆形,直径
为5m~6m圆房屋的土墙,墙内竖有木柱,支承着用茅
草做成的屋面,茅草下有密排树枝起龙骨作用。
半坡村房屋
西安半坡村遗址
◆埃及帝王陵墓建筑群——吉萨金字塔群,
建于公元前2700~前2600年。其中以古王 国第四王朝法老胡夫的金字塔最大。该塔 塔基呈方形,每边长232m,高约146m, 用230余万块巨石砌成。塔内有甬道、石阶、 墓室等。
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。 在这个历史时期内,以下几件大事具有重大意义: 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
◆公元590~608年前建造在河北省赵县留存至今 的隋代敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥,即赵州桥。 该桥全长50.82m,桥面宽约10m,跨度37.02m, 采用28条并列的石条砌成拱券形成。拱券矢高 7.23m。拱上设有四个小拱,既能减轻桥身自 重.又便于排洪,且增加美观, 如下图:
土木工程概论—01绪论
1.3 土木工程的未来
4、设计方法精确化,设计工作自动化; 5、信息和智能化技术全面引入土木工程; 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。
5)1863年英国修建了第一条铁路;
6)1869年开凿成功的苏伊士运河; 7)1936年美国旧金山建成桥跨1280m的悬索桥; 8)1931年美国建成102层,高378m的帝国大夏等。
1.2 土木工程发展历史概述
比萨斜塔
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。
1.2 土木工程发展历史概述
悬空寺,全国重点文物保护单位,是佛、道教合一的独特寺庙。位于山西 省浑(hun)源县城南5km金龙峡半崖峭壁间。始建于北魏后期,至今已 有1400多年历史。
1.2 土木工程发展历史概述
三个阶段:古代、近代和现代 近代:十七世纪中叶——第二次世界大战前后 土木工程设计有了比较系统的理论指导; 混凝土、钢筋等材料得到应用;
4)工程设施大型化
1.3 土木工程的未来
土木工程:是一名古老的学科,目前所面临的形势是: (1)信息工业的迅猛发展将会引发人类生产、生活方式的重 大变化;
(2)航空、航天等高科技事业的发展;
(3)地球上居住人口的激增; (4)生态环境受到严重破坏。
人类未了争取舒适的生存环境,预计土木工程必将有 重大的发展:
1.4 土木工程的学习建议
解读土木工程概论第1章 绪论
续性?
1.1.3 关于科学、技术、工程和工程师的概念
➢ 科学(Science) 指关于事物的基本原理和事实的有组织、有系统的
知识。
1.1.3 关于科学、技术、工程和工程师的概念
➢ 技术(Technology) 指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各
1.3.6 土木工程的可持续发展
第1.4节 课程任务与课时分配
本节目录
1. 课程任务 2. 课时分配的参考意见
基本要求
1.了解课程任务和课时分配
1.4.1 课程任务
在学生入学后一年级设置了土木工程概论这门课程 的目的是: ➢ 使学生认识土木工程概论的地位和作用; ➢ 了解土木工程专业的培养目标; ➢ 了解土木工程方面的主要内容,树立正确的学习目的
和工程意识,为在校学习打好基础,为将来工作提供 良好条件。
1.4.1 课程任务
本书共分三部分: ➢ 绪论; ➢ 土木工程概述(第2章至第12章); ➢ 附录。
1.4.2 课时分配的参考意见
章次 1
2—4 5—10
11—12
内容 绪论 建筑工程概论 其他土木工程
土木工程防灾与减灾 高新技术在土木工程中的应用 合计
佩重纳斯大厦 马来西亚吉隆坡 高452 m , 88层
西尔斯塔楼
金茂大厦
美国芝加哥
中国上海
高443 m , 110层 高420.6 m,88层
第1.3节 土木工程的未来
本节目录
1. 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 3. 工程材料向轻质、高强、多功能化发展 4. 设计方法精确化、设计工作自动化 5. 信息和智能化技术全面引入土木工程 6. 土木工程的可持续发展
土力学复习资料(整理)
土力学复习资料第一章绪论1.土力学的概念是什么?土力学是工程力学的一个分支,利用力学的一般原理及土工试验,研究土体的应力变形、强度、渗流和长期稳定性、物理性质的一门学科。
2.土力学里的"两个理论,一个原理"是什么?强度理论、变形理论和有效应力原理3.土力学中的基本物理性质有哪四个?应力、变形、强度、渗流。
4. 什么是地基和基础?它们的分类是什么?地基:支撑基础的土体或岩体。
分类:天然地基、人工地基基础:结构的各种作用传递到地基上的结构组成部分。
根据基础埋深分为:深基础、浅基础5.★地基与基础设计必须满足的三个条件★①作用于地基上的荷载效应(基底压应力)不得超过地基容许承载力特征值,挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。
即满足土地稳定性、承载力要求。
②基础沉降不得超过地基变形容许值。
即满足变形要求。
③基础要有足够的强度、刚度、耐久性。
6.若地基软弱、承载力不满足设计要求如何处理?需对地基进行基础加固处理,例如采用换土垫层、深层密实、排水固结、化学加固、加筋土技术等方法进行处理,称为人工地基。
7.深基础和浅基础的区别?通常把埋置深度不大(3~5m),只需经过挖槽、排水等普通施工程序就可以建造起来的基础称为浅基础;反之,若浅层土质不良,须把基础埋置于深处的好地层时,就得借助于特殊的施工方法,建造各种类型的深基础(如桩基、墩基、沉井和地下连续墙等。
)8.为什么基础工程在土木工程中具有很重要的作用?地基与基础是建筑物的根本,统称为基础工程,其勘察、设计、施工质量的好坏直接影响到建筑物的安危、经济和正常使用。
基础工程的特点主要有:①由于基础工程是在地下或水下进行,施工难度大②在一般高层建筑中,占总造价25%,占工期25%~30%③隐蔽工程,一旦出事,损失巨大且补救困难,因此基础工程在土木工程中具有十分重要的作用。
第二章土的性质与工程分类1.土:连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒,经过不同的搬运方式,在各种自然环境中生成的沉积物。
《土力学与基础工程》自学指导书
《土力学与基础工程》自学指导书一、前言本书是一本供土木工程专业所开设的教科书。
系统阐述了土的性质及工程分类、地基的应力和沉降计算、土的抗剪强度、土压力以及挡土墙和土坡稳定分析;重点讨论了浅基础、桩基础常规设计计算;简要介绍了我国目前常用的各种软土地基处理技术;并对区域性地基、地震区地基以及滑坡等进行了讨论。
二、内容第1章绪论1.学习目的与要求(1) 了解土力学、地基及基础的概念;(2) 了解本课程的特点和学习要求;(3) 了解本学科的发展情况。
2.考核知识点(1) 土的概念;(2) 基础的概念;(3) 地基与基础设计满足的条件。
3.综合练习(1) 名词解释:土;(2) 名词解释:基础;(3) 问答题:地基与基础设计满足的条件有哪些?4.综合练习答案(1) 矿物或岩石碎屑构成的松软集合体。
(2) 将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分。
(3) 必须满足三个基本条件:①作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值,保证建筑物不因地基承载力不足造成整体破坏或影响正常使用,具有足够防止整体破坏的安全储备;②基础沉降不得超过地基容许变形值,保证建筑物不因地基变形而损坏或影响其正常使用;③挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。
第2章土的性质及工程分类1.学习目的与要求(1) 熟悉土的三相组成及土的结构;(2) 掌握土的物理性质指标的计算;(3) 了解粘性土及无粘性土的物理特性;(4) 了解土的工程分类。
2.章节内容提要土的性质包括它的物理性质、力学性质、水理性质以及工程性质等。
土是由颗粒、水和气所组成的三相分散体系。
土中颗粒的大小、成分及三相之间的比例关系,反映出土的不同物理性质。
如土湿软、松散则强度低,压缩性大;土颗粒大则渗透性好;土粒大小不均匀,则在动荷载作用下,易于压实等。
在进行土力学计算及地基处理问题时,不仅要知道土的物理性质特征及其变化规律,了解各类土的特性,还必须熟练掌握反映土三相组成比例和状态的指标定义和计算方法,以及按土的有关特性和指标确定土的分类方法。
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作业 阅读:绪论
习题:1.思考与练习第1题 2.成立学习小组,确定小组长 3.制定小组学习计划 预习:1.单元一【读一读】 2.学习项目一
2012-9-23
土木工程力学基础
2012-9-23 土木工程力学基础
建筑物中的结构和构件在施工和 使用过程中应满足两个要求
1.保证结构安全能正常使用。 组成建筑物的结构和构件在荷载作用下不能破坏。 同时也不能产生过大的形状改变。承受荷载作用时构 件在其原有形状下的平衡应保持稳定的平衡。
2.保证建筑物的坚固安全和经济适用。 要考虑结构和构件所用的材料应尽可能少,以 便降低工程造价。
职业 技能 目标 简单结构受力分析能力 力系平衡条件的运用能力 梁、柱的内力、强度计算能力 细长压杆稳定性分析能力 工程实际问题的分析判断能力
——就业能力
课程目标
学习能力 工作能力 数字逻辑应用能力 合作协调能力 信息技术能力 语言文字能力 创新能力 安全环保质量意识
土木工程力学基础
关键
能力 目标
2012-9-23
2012-9-23 土木工程力学基础
1.土木工程力学的研究任务
土木工程力学的任务就是研 究物体的受力分析、力系简化与平 衡的理论基础;研究构件的强度、 刚度和稳定性问题。使结构既能安 全、正常地工作又经济实用。
2012-9-23 土木工程力学基础
1.土木工程力学的研究任务
平衡——是指物体相对于地球保持静止或 做匀速直线运动的状态。 强度——是指构件抵抗永久变形和断裂的 能力。 刚度——是指结构或构件抵抗变形的能力。 稳定性——是指结构或构件的保持原有形 状的稳定平衡状态的能力。
土木工程力学基础
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单元学习要求
(1)能叙述土木工程力学的研究对象和研究任务; (2)能解释结构、构件、刚体、变性固体、平衡、 强度、刚度、稳定性等概念; (3)会阐述静力学公理; (4)能描述一起因强度不足而破坏的生活实例或工 程事故; (5)列举自己准备采用的学习方法; (6)知道获取与专业相关信息的途径和方法。
2012-9-23 土木工程力学基础
检测题
填空题 1.强度是指构件抵抗 的能力。刚度是 指构件抵抗 的能力。 2.力的外效应是指力使物体的 发 生变化的效应,称为 ;力的内效应 是指力使物体产生 的效应。 3.作用在同一物体上的一组力称为 ; 使物体保持平衡的力系,称为 。
2012-9-23 土木工程力学基础
土木工程力学基础
2012-9-23
2.土木工程力学的研究对象
杆件——长度方向的尺寸远大于横截面的 宽度和厚度尺寸(5倍以上)的构件。 薄壳结构——厚度远远小于另外两个方向的尺寸 的构件。 2012-9-23 实体结构——三个方向的尺寸基本相仿的构件。 土木工程力学基础
平面杆系结构的类型有: 梁、拱、刚架、桁架、组合结构
土木工程力学基础
【想一想】 1.民用建筑物的主要组成部分的受力特征是什么? 2.民用建筑中基础所承受的荷载有哪些?
2012-9-23土木工程力学基础Fra bibliotek工程事故
2010年1月3日,云南建工集团市政公司承建的昆明新机 场配套引桥工程,浇筑混凝土过程中突然发生支架垮塌 事故,垮塌长度约38.5米,宽为13.2米 ,支撑高度约 为8米,事发时,作业面下有40多人。支架垮塌事故共 造成7人死亡 ,26人轻伤,8人重伤。 事故原因——浇灌混凝土过程中支架中的支撑体系失稳。
2012-9-23 土木工程力学基础
二.力学在工程中的应用示例分析
大型桥梁 建筑结构 工程事故
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土木工程力学基础
上海南浦大桥
斜拉索桥
缆索与立柱
2012-9-23
想一想:立柱越高越好吗? 缆索越粗越好吗?
土木工程力学基础
桥梁的组成
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桥梁——就是供车辆(汽车、列车)和行 人等跨越障碍(河流、山谷、海湾或其他 线路等)的工程建筑物。 主要组成部分——上部结构+下部结构+支 座
2.民用建筑中 基础所承受的 荷载——承担 建筑的全部荷 载
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四. 《土木工程力学基础》绪论
建筑——在土木工程中,由砖、石、混凝土(或钢筋 混凝土)、各种金属材料通过建筑方式构筑而成的 具有使用功能与价值的物体称为建筑。 建筑物——直接供人使用的建筑叫建筑物,如房屋、 厂房、车站等。 构筑物——不直接供人使用的建筑叫构筑物,是指 人们一般不直接在内进行生产和生活的建筑,如 桥梁、城墙、堤坝等。 在各种建筑物中承受荷载且起骨架作用的部分称 为结构,组成结构的各单独部分称为构件。
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单元小结
1.平面杆系结构的类型有:梁、拱、刚架、桁架、 组合结构 2.刚体:在任何外力的作用下,大小和形状保持 不变的物体。 3.变形固体:按照连续、均匀、各向同性假设而 理想化了的一般变形固体称之。 4.强度刚度稳定性:强度是指构件抵抗破坏的能 力。刚度是指构件抵抗变形的能力。稳定性是指 细长压杆具有保持原有直线平衡状态的能力。
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土木工程力学基础
三. 怎样学习力学课程
1.课前完成阅读材料和问题思考的任务 2.课中记笔记和填写各种相关学习任务单 3.课后按时独立完成作业 4.课外注意观察身边的各种建筑物和结构, 外出要关注道路、桥梁的结构特点,并 做好记录。
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四. 《土木工程力学基础》绪论
工程力学在土建类专业人 才培养中担负着重要作用, 将为相关专业的学生学习 专业技术课程提供必要的 基础。
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一.课程介绍
课程定位:《工程力学》课程是中等职业学校建筑、
市政、道路桥梁、铁道、水利等土木工程类相关专业的 一门基础课程。必修专业基础课。
专业培养目标:培养德、智、体、美等全面发展,具
拱
外伸梁
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土木工程力学基础
桁架
3.土木工程力学的力学模型
1.刚体——是在任何外力作用下,其大小、形状保持不变 的物体。 2.变形固体 ——按照连续、均匀、各向同性假设而理想化 了的一般变形固体 3.变形固体的基本假设 (1)连续性假设 认为物体的材料结构是密实的,物体内 材料是毫无空隙地连续分布。 (2)均匀性假设 认为材料的力学性质是均匀的,从物体上 任取或大或小的一部分,材料的力学性质均相同。 (3)各向同性假设 认为材料的力学性质是各向同性的,材 料沿不同的方向具有相同的力学性质。
单元学习目标
1.能叙述土木工程力学的研究对象和研究任务 2.能解释结构、构件、刚体、变性固体、平衡、强 度、刚度、稳定性等概念 3.能描述一起因强度不足而破坏的生活实例或工程 事故 4.列举自己准备采用的学习方法
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土木工程力学基础
1.民用建筑物 的主要组成部 分——基础、 墙和柱、楼板、 屋顶、楼梯、 门窗
——可持续发展能力
关键能力——
1、学习能力:(1)学习中发现、分析问题和归 纳总结的能力;(2)触类旁通的能力;(3) 掌握新技术、新设备、新系统的能力。 2、工作能力:(1)按任务要求运用所学知识提 出工作方案、完成工作任务的能力;(2)敬业、 团队合作的能力;(3)沟通、协调能力;(4) 安全意识;(5)社会责任感。 3、创新能力:工作中能提出多种解决问题的思路、 完成任务的方案和途径等方面的能力。
《土木工程力学基础》
(多学时)
绪论
2012-9-23 土木工程力学基础
本单元主要内容
一.《土木工程力学基础》课程介绍 二. 力学在工程中的应用示例分析 三. 怎样学习力学课程 四. 《土木工程力学基础》绪论
2012-9-23 土木工程力学基础
一.课程介绍
工程力学的经典算法和计 算机算法被广泛应用于各 类土建工程设计、施工、 管理工作之中。
有综合职业能力,从事工业与民用建筑的施工操作和基 层技术管理的高素质劳动者和中初级专门人才。 操作岗位:材料试验工、木工、砖瓦工、抹灰工、钢筋 工、混凝土工、油漆工、防水工、测量放线工、架子工 基层管理岗位:施工员、预算员、质量员、安全员、材 2012-9-23 土木工程力学基础 料员
一.课程介绍