土木工程概论第一讲

钢-混凝土组合结构
• 组合结构是指两种或多种不同材料组成一个结构或构件而 共同工作的结构（Composite Structure）。钢—混凝土组 合结构是继木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构 之后发展兴起的第五大类结构。从广义概念上看，钢筋混 凝土结构就是具有代表性的组合结构的一种。 • 组合结构分类：组合结构通常是指钢—混凝土组合结构， 其中钢又分为钢筋和型钢，混凝土可以是素混凝土也可以 是钢筋混凝土。国内外常用的钢—混凝土组合结构主要包 括以下五大类：（1）压型钢板混凝土组合板；（2）钢— 混凝土组合梁；（3）钢骨混凝土结构（也称为型钢混凝 土结构或劲性混凝土结构）；（4）钢管混凝土结构；（5） 外包钢混凝土结构。
布达城堡
• • • • 匈牙利 13世纪后期建造 石砌建筑 1987年认定为世界遗产
布达城堡
• • • • 匈牙利 13世纪后期建造 石砌建筑 1987年认定为世界遗产
希巴姆老城
• • • • • 也门 10世纪—100年前 土坯结构 最高30米 1982年被认定为世界遗产
拉萨布达拉宫
• 中国
故宫
• 明代永乐十八年 （1420年） • 明、清两代的皇宫 • 世界现存最大、最 完整的木质结构的 古建筑群。
• 1987年,被列入世 界文化遗产名录
罗马斗兽场
• • 意大利 罗马斗兽场，亦译作罗马大 角斗场、罗马竞技场、罗马 圆形竞技场、科洛西姆、哥 罗塞姆，原名弗莱文圆形剧 场 建于公元72至82年间，是古 罗马文明的象征。
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土木工程发展简史
• 世界上最早的土木工程是古代社会的穴居、独木桥、独石 桥、藤索道、长期活动形成的道路 • 新石器时代出现了土木和草泥修建的房屋。 • 夯土技术在我国有几千年的发展历史（始建于17世纪的福 建土楼是典范，2008年列为世界文化遗产）
世界遗产评定准则
• 世界遗产是指被联合国教科文组织和世界遗产委员会确认的人类罕见的、 目前无法替代的财富，是全人类公认的具有突出意义和普遍价值的文物古 迹及自然景观。 狭义的世界遗产包括“世界文化遗产”、“世界自然遗 产”、“世界文化与自然遗产”和“文化景观”四类。 《保护世界文化和自然遗产公约》规定，属于下列各类内容之一者，可列 为文化遗产（Cultural Heritage）： 1.文物：从历史、艺术或科学角度看，具有突出、普遍价值的建筑物、雕 刻和绘画，具有考古意义的成分或结构，铭文、洞穴、住区及各类文物的 综合体； 2.建筑群：从历史、艺术或科学角度看，因其建筑的形式、同一性及其在 景观中的地位，具有突出、普遍价值的单独或相互联系的建筑群； 3.遗址：从历史、美学、人种学或人类学角度看，具有突出、普遍价值的 人造工程或人与自然的共同杰作以及考古遗址地带。Fra bibliotek• •
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克里姆林宫
俄罗斯 1156年，木结构 1367年，石城 15世纪后期，砖结构 东正教风格建筑 1990年列入世界遗产名录
克里姆林宫
钟王与炮王
杰内古城——“尼日尔河谷的宝石”
“尼日尔河谷的宝石”——杰内古城
• • • • • • 位于马里 公元765年 土木结构 苏丹建筑风格 1907-1909年重建 1988年《世界遗 产名录》
贝宁阿波美王宫
贝宁-西非中南部 在历史上与“象牙海 岸”、“黄金海岸”相 并列被称为“奴隶海岸” 土木结构：土坯外墙、 茅草屋顶、木竹门窗 1645年达荷美王国建造 了第一座王宫。 1985年被列入《世界遗 产目录》《世界濒危遗 产目录》
贝宁阿波美王宫
贝宁-西非中南部 在历史上与“象牙海 岸”、“黄金海岸”相 并列被称为“奴隶海岸” 土木结构：土坯外墙、 茅草屋顶、木竹门窗 1645年达荷美王国建造 了第一座王宫。 1985年被列入《世界遗 产目录》《世界濒危遗 产目录》
力学
• 1774年欧拉建立了柱的轴心受压屈曲理论，使结 构和构件的稳定性分析成为现实 • 1773年库伦提出了材料强度概念和挡土墙压力理 论，为材料力学与土力学的发展奠定了基础 • 1825年维纳建立了结构设计的容许应力分析方法， 为结构设计提出了通用方法 • 20世纪上半页克劳斯提出了力矩分配法，促进了 钢架结构的应用
圣米歇尔山及其海湾
法国 小岛，距海岸两公里 海拔88米，经常被大片沙岸包 围，仅涨潮时才成为岛 11世纪起扩建 罗马式、哥德式、文艺复兴式 1979年列入世界遗产名录
圣米歇尔山及其海湾
法国 小岛，距海岸两公里 海拔88米，经常被大片沙岸包 围，仅涨潮时才成为岛 11世纪起扩建 罗马式、哥德式、文艺复兴式 1979年列入世界遗产名录
发展，钢结构才开始广泛应用
钢结构的特点与不足：
• 钢结构构件较小，质量较轻，便于运输和安装，便于装拆、 扩建。适用于跨度大、高度高，承载重的结构。 • 1.钢材的材质均匀，质量稳定，可靠度高； • 2.钢材的强度高，塑性和韧性好，抗冲击和抗振动能力强； • 3.钢结构工业化程度高，工厂制造，工地安装，加工精度 高，制造周期短，生产效率高，建造速度快； • 4.钢结构抗震性能好； • 5.耐腐蚀和耐火性差。
•
• 石砌+混凝土 • 1980年列入《世界遗产 名录》
科隆大教堂
• 德国 • 它始建于1248年，工程时断 时续，至1880年才由德皇威 廉一世宣告完工，耗时超过 600年，至今仍修缮工程不断。 • 石砌建筑 • 1996年被列入《世界遗产目 录》。
雅典卫城
• 希腊 • 始建于公元前580年。 • 卫城中最早的建筑是雅 典娜神庙和其他宗教建 筑。
• 六、活动式结构
• 水工钢闸门，升船机，三峡的升船机120×18×3.5m，最大提升高度113m，重 11800T。
钢栈桥、移动式平台，发挥钢结构重量轻，便于运输和安装的优点。 加拿大已建成120多万吨，可容纳5000多人的海上采油平台。 三峡水利枢纽工程中的发电机组压力钢管内径达12.4m，钢管壁厚60mm。
钢结构工程 埃菲尔铁塔矗立在法国巴黎的战神广
世界著名的桥梁之一，是近代桥梁工 场，巴黎城市地标之一，也是巴黎最 程的一项奇迹。大桥雄峙于美国加利 高建筑物，高300米，天线高24米， 福尼亚州长1900多米的金门海峡之上， 是巴黎最高的建筑物，于 1889年建成， 历时4年和10万多吨钢材，耗资达 • 钢结构工程是以钢材制作为主的结构 得名于设计它的著名建筑师、结构工 3550万美元建成，由桥梁工程师约瑟 程师古斯塔夫 · 埃菲尔。11500吨， • 19世纪中叶，由于设计理论的成熟和钢材材料的 夫· 施特劳斯（1870—1938年）设计。 259万个铆钉
钢结构的应用范围
• 一、大跨度结构： • 二、高层建筑：
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• 体育场、馆、会展中心、会堂、剧场、飞机库、机车库等。
纽约的西尔斯大厦共110层，总高443m； 深圳的地王商业大厦总高368m； 上海金茂大厦共88层，总高420.5m。 纽约世贸双塔，共110层，总高411m；
• 三、工业建筑
• 七、可拆卸或移动的结构
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• 八、高压容器和大直径管道 • 九、抗震要求高的结构 • 十、特种结构
• 钢烟囱、钢水塔，纪念性建筑、城市大型雕塑。
混凝土结构工程
• 波特兰水泥因起源于英国‘Portland’而得名，在 我国称作硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥或普通波 特兰水泥指硅酸盐水泥含有5~20%的活性混合材。 更高混合材含量（大于20%）的硅酸盐水泥，水 泥名称包含混合材名称，例如矿渣硅酸盐水泥、 粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合硅 酸盐水泥（含两种以上混合材）。 • 1886年德国Koenen发表了混凝土结构理论和设计
土木工程的概念
土木工程（Civil Engineering）是建造各类工程 设施的科学技术的统称。 它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、 设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程 建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水 中 ，直接或间接为人类生活、生产、军事、科 研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁 路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港 口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以 及防护工程等。
• 大吨位吊车，炼钢车间，船体车间，水压机车间。
• 四、高耸结构(塔桅结构)
• 高压输电塔，微波站，雷达站，火箭发射塔，海洋石油平台。 • 随着现代建筑技术发展，塔桅结构由单一功能向多功能方向 发展，如加拿大多伦多的电视塔为全钢结构，我国黑龙江省 336m高的全钢结构多功能电视塔。
钢结构的应用范围
“尼日尔河谷的宝石”——杰内古城
• • • • • • 位于马里 公元765年 土木结构 苏丹建筑风格 1907-1909年重建 1988年《世界遗 产名录》
马里民居
拉利贝拉岩石教堂
拉利贝拉岩石教堂
• • • • • • 埃塞俄比亚 亚的斯亚贝巴以北350千米 第七代国王拉利贝拉(1176～1207) 拉利贝拉-“蜜蜂认可他的君主权力” 岩石结构，整体雕琢 1978年，世界自然遗产
• • • • 西藏宫堡式建筑群 始建于公元7世纪藏王松赞干布时 期 1994年被认定为世界遗产 岩石砌筑
埃及金字塔
• 埃及 • 始建于4500年前 • 据说是古埃及法老（即国 王）和王后的陵墓 • 石块修砌
• 1979年列入世界遗产
万里长城
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始建于春秋战国时期，始修于燕王 公元前七八世纪开始，修筑了2000多年，秦长城、明长城 砖砌结构 1987年列为世界遗产
土力学与地基基础工程
• 1773年、1776年库伦发表了土压力滑动楔体理论 和土的抗剪强度准则 • 1856年达西发表了水在沙土中的线性渗透定律， 达西定律 • 1885年博西内克斯发表了半无限弹性体中应力分 布的计算公式 • 1900年莫尔提出了土的强度理论 • 19世纪末20世纪初阿特贝里提出了黏性土的塑性 界限及分类 • 1925年太沙基出版了第一步《土力学》