河南理工大学土木工程概论习题及答案

1.简述土木工程的定义、范围及其目前面临的挑战和发展机遇？

土木工程是建造各类工程设施的科学技术总称，它既是指工程建设的对象，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。

土木工程的范围包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程、铁道工程、桥梁工程、隧道工程、机场工程、地下工程、给水排水工程、港口码头工程等。国际上，运河、水库、大坝、水渠等水利工程也包括与土木工程之中。

面临的挑战：（1）世界正经历工业革命以来的又一次重大变革，即信息工业的迅猛发展，人类的生产、生活方式将发生重大改变。

（2）航空航天事业等高科技事业的发展。

（3）地球上居住的人口激增，而地球上土地资源有限，并且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、人类环境日益恶化。

机遇：（1）重大工程项目将陆续兴建

（2）土木工程将向太空、海洋、荒漠地开拓

（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）土木工程可持续发展

2.试述优良土木工程材料所具有的特征？

优良的土木材料必须具备足够的强度，能够安全的承受设计荷载；自身的重量以轻为宜，以减少维修费用；用于装饰的材料，应能美化房屋并产生一定的艺术效果；用于特殊部位的材料，应具备相应的特殊功能，除此之外，土木工程材料在生成过程中还应尽可能的保证低能耗、低物耗及环境友好。

3.简述绿色建材的基本特征及发展意义？

基本特征（1）建材生产尽量用天然资料，大量使用尾矿、垃圾、废渣、等废弃物（2）采用低耗无污染的环境生产技术（3）在生产中不得使用甲醇、芳香族、

碳氢化合物等。不得使用铅、镉、铬及其化合物制成的颜料、添加剂和制品。意义：对土木工程材料而言，在生产、使用过程中，一方面消耗大量的能源，产生大量的粉尘和有害气体，污染大气和环境；另一方面，使用中会挥发出有害气体，对长期居住的人来说，会对健康造成影响。鼓励和倡导生产、使用该绿色建材，对保护环境，改善人民的居住质量是至关重要的。

4.简述地基处理的对象、目的和处理方法。

地基处理的对象：主要是指软弱地基和特殊土地基。

地基处理的目的：提高软弱地基的强度，保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。

处理方法：换填法、预压法、强夯法、振冲法、土或灰土挤密桩法、砂石桩法、深层搅拌法、高压喷射注浆法。

5.简述桩基础的适用条件。

（1）采用天然地基且地基承载力不足或沉降量过大时，宜考虑选择桩基础。像高层建筑、纪念性或永久性建筑、设有大吨位的重级工作制吊车的重型单层工业厂房、高耸建筑物或构筑物、大型精密仪器设备基础都应优先考虑桩基础方案。（2）当建筑物或构筑物荷载较大，地基上部软弱而下部不太深处埋藏有坚实地层时，采用桩基。

6.建筑结构的基本构件包括什么？并简述各构件的特点。

基本构件可分为板、梁、柱、拱。

板是指平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设置或竖向设置。

梁是工程结构中的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设置以满足使用要求。

柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构件。

拱为曲线结构，主要特点是在竖向荷载作用下产生轴向压力。

7.试述建筑结构必须满足的功能要求。

（1）能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；

（2）在正常使用时具有良好的工作性能；

(3) 在正常维护下具有足够的耐久性能；

（4）在突然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。

8.简述高层建筑主要结构形式并分析各自特点和适用范围。

高层建筑主要建筑形式有：框架结构、框架-剪力墙结构，剪力墙结构，框支剪力墙结构，筒体结构

（1）框架结构：

特点其受力体系由梁、柱组成，能很好的承受竖向荷载，但其抗侧移能力较差。

适用范围框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m以下。

(2) 框架-剪力墙结构:

特点框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，大大减少了柱子的截面。但在一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性。

适用范围无论在非地震区还是地震区，这种结构型式都可用来建造较高的高层建筑，目前在我国得到广泛的应用。

（3）剪力墙结构：

特点利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足,但剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。

适用范围剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑

(4) 框支剪力墙结构:

特点是框架结构和剪力墙的结构的结合，上部为剪力墙结构下部为框架结构，上下两部分交界位置设有巨型的转换大梁。

适用范围适合商住模式的建筑，在抗震设防的地区慎用

（5）简体结构：

特点由一个或多个筒体做承重结构的高层建筑体系，在侧向风荷载的作用下，其迎风面将受拉，背风面将受压。

适用范围适用于层数较多的高层建筑

9.简述高速公路的定义、特点和线性设计标准。

定义：一种具有四条以上车道，路中央设有中央隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动化监控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。

特点：全封闭，且有收费站搜索、中间有隔离带、急弯有减速带、禁止车辆逆行、普通路段（即非限速路段）最低速度不小于60km/h、不准非机动车和摩托车、拖拉机等行驶、车道护栏上有导航反光镜、大站有服务区和加油站、双向多车道

线性设计标准：（1）最小平曲线半径及超高横坡限制（2）最大纵坡和竖曲线（3）线形要求（4）横断面

10.简述铁路选线设计的主要工作内容和基本要求。

（1）根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过地区的自然条件，资源分布，工农业发展等情况，规划线路的基本走向，选定铁路的主要技术标准（2）根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置。

（3）研究布置线路上的各种建筑物，如车站，桥梁，隧道，涵洞，路基，挡墙等，并确定其类型和大小，使其总体上互相配合，全局上经济合理。

11.简述桥跨结构的主要形式并分析各自特点。

（1）梁式桥最常见而又最基本的桥梁。梁式桥力量传递的主要特色是桥梁上部结构的荷载垂直的传至支承，再由支承传至下部结构，两个支承之间的桥面必须承受很大的弯矩力。

（2）拱式桥由拱圈或拱肋作为主要承载结构。在竖向荷载下，桥墩或桥台将承受水平推力，拱的弯矩和变形都比较小，主要承受压力

（3）钢架桥标准的梁式桥，桥的大梁和桥墩的结构是分开的。外形与梁式桥相似，但上部结构与下方支脚部分是完全刚结在一起的。