土木工程概论-第四章土木工程中基本结构概念
土木工程概论全部
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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。
土木工程概论教案04道路、铁路、桥梁工程
第四章道路、铁路、桥梁工程一、桥梁工程桥梁：是指供公路、城市道路、铁路、渠道、管线等跨越水体、山谷或彼此间互相跨越的工程构筑物，是交通运输中重要的组成部分。
1、桥梁组成⑴桥跨结构（或称桥孔结构、上部结构），包括桥面板、桥面梁以及支承它们的结构构件，如大梁、拱、悬索等，其作用是承受桥面上各种车辆、行人的荷载。
⑵桥墩桥台：（统称下部结构），是支承桥跨结构的承重构件。
桥台设在桥身两端，其作用除支承桥跨结构外还要与路堤衔接并防止路堤滑塌。
桥墩设在两桥台之间，其作用是支承桥跨结构。
⑶墩台基础：是桥墩、桥台的埋入土中的扩大部分，其作用是使桥上全部荷载传至地基。
墩台基础在整个桥梁施工中是比较困难的部分，常要在水中作业。
2、桥梁荷载⑴永久荷载（恒载）永久荷载（恒载）是指结构在设计使用期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。
作用在桥梁上部结构的恒载，主要是结构物的重力及附属设备等外加重力；作用在墩台的恒载，主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力（水中墩台）。
预应力在结构使用极限状态设计时应作为永久荷载计算其效应，在承载能力极限状态设计时，作为结构抗力的一部分，而非永久荷载。
⑵可变荷载可变荷载是指结构在设计使用期内其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。
按其对桥涵结构的影响程度，又分为基本可变荷载（活载）和其它可变荷载。
A、基本可变荷载（活载）包括车辆荷载及其影响力，人群荷载和汽车冲击力，离心力，汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力，即是这些车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力。
B、其它可变荷载包括自然和人为产生的各种变化力，如风力（风荷载），汽车制动力，温度影响力，支座摩阻力、流水压力及冰压力等。
⑶偶然荷载偶然荷载是指结构在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其值很大，且持续时间很短的荷载。
主要是指地震荷载和船只或漂流物的撞击力。
土木工程概论 第4章 建筑工程
土木工程概论
（1）简支梁[（a）]：两端支座仅提供竖向约束，而不提供转角 约束的支撑结构。简支梁仅在两端受铰支座约束，主要承受正弯 矩，一般为静定结构。体系温变、混凝土收缩徐变、张拉预应力 、支座移动等都不会在梁中产生附加内力，受力简单，简支梁为 力学简化模型。 （2）悬臂梁[（b）]：梁的一端固定在支座上，使该端不能转动 ，也不能产生水平和垂直移动（称为固定支座），另一端可以自 由转动和移动（称为自由端）的梁称为悬臂梁。
河南省南阳鸭河口电厂干煤棚
土木工程概论
剪力墙
定义： 剪力墙又称抗风墙、抗震墙或结构墙，是房屋或构筑物中主 要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载（重力 ）的墙体，以防止结构剪切（受剪）破坏，一般用钢筋混凝 土做成。
土木工程概论
4.2 建筑结构
1. 建筑结构概述
建筑工程中常提到“建筑结构”一词，就是指建筑物中由若干构 件连接而成的能承受“作用”的平面或空间体系，是建筑物中支 承荷载而起骨架作用的部分，是建筑物赖以生存的物质基础，简 称结构。
主梁与次梁
土木工程概论
柱 定义： 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。
钢筋混凝土柱
土木工程概论
柱按截面形式可分为方柱、圆柱、管柱、矩形柱、工字形柱 、H形柱、I形柱、十字形柱、双肢柱、格构柱等。 按所用材料可分为石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋 混凝土柱、劲性钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和各种组合柱 等。 按柱的破坏特征或长细比可分为短柱、长柱及中长柱。 按受力特点可分为轴心受压柱和偏心受压柱等
网架结构
土木工程概论
哈尔滨会展中心体 育场
土木工程概论
拱 定义：
拱结构是一种主要承受轴向压力并由两端推力维持平衡的曲 线或折线形构件。拱结构比桁架结构具有更大的力学优点。 在外力作用下，拱主要产生压力，使构件摆脱了弯曲变形。
《土木工程概论》重点考点归纳总结(详细版)
《土木工程概论》重点考点归纳总结（详细版）第一章绪论1．（1）我国古代建筑的特点：木结构占主导地位（2）土木工程建设的含义：土木工程是指建造各类工程设施的科学技术的总称。
它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修的等技术活动；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、科学研究服务的各种工程设施。
（3）土木工程的内涵：土木工程在英语里称为Civil Engineering，译为“民用工程”。
它的原意是与“军事工程”（ Military Engineering）相对应的。
在英语中，历史上土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于Civil Engineering，因为它们都具有民用性。
后来，随着工程技术的发展，机械、电气、化工都已逐渐形成独立的学科，Civil Engineering就成为土木工程的专用名词。
2．（1）土木工程基本属性1）综合性2）社会性3）实践性4）技术上、经济上和建筑艺术上的统一性2）现代土木工程的特点1）土木工程功能化2）城市建设立体化3）交通运输高速化3．简单应用：无4．综合应用：无第二章土木工程主要类型1．（1）钢筋混凝土楼盖按施工方法的分类分为现浇整体式楼盖和装配式楼盖。
（2）常见网架节点的种类网架的节点构件有焊接球节点和螺栓球节点两种。
焊接球节点有焊接钢板节点和焊接空心球节点。
（3）路面的排水坡度要求为了排水，路面及路肩应做一定的坡度，i1及i2。
它随路面的平整度而异，如混凝土路面i1为1%～1.5%；沥青路面i1为1.5%～2.5%；i2一般较i1大1%～2%。
（4）土木工程的主要类型：建筑工程、桥梁工程、公路与道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口城、海洋工程、给水及排水工程和环境工程等。
2．（1）房屋工程的分类房屋工程按其层数分，有单层、多层、高层、超高层。
房屋工程按其材料分，则有砌体结构的、木结构的、混凝土结构的、钢结构和混合结构的。
土木工程概论复习总结
土木工程概论复习总结第一章绪论第一节土木工程的重要地位土木工程的含义：土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，既是工程建设的对象，也指所应用材料、工程设备和所进行的勘察设计、施工、保养、维修等技术活动。
第二节土木工程的发展史一、古代（17世纪中叶前）代表作：埃及金字塔都江堰长城古希腊的帕提农神庙赵州桥罗马斗兽场巴黎圣母院河北赵县安济桥万神庙是古代最大的圆顶庙二、近代（17世纪中叶至20世纪中叶）代表作：埃菲尔铁塔——钢材料家庭保险公司大厦——现代高层建筑的开端三、现代1、代表作：纽约帝国大厦（102层，381米）——保持41年纪录日本明石海峡大桥——目前世界上跨度最大的悬索桥日本多多罗大桥——世界大一斜拉桥石油双塔楼——世界最高的双子楼瑞士大狄克逊坝——世界最高的重力坝俄罗斯英古里坝-----世界最高的双曲坝2、现代土木工程的特点：1）土木工程功能化2）城市建设立体化3）交通运输高速化4）工程设施建设大型化第二章土木工程材料第一节概述一、建筑材料的分类1、按基本成分分为：金属材料、非金属材料和复合材料非金属材料：无机材料：胶凝材料：气硬性胶凝材料，如：石灰、石膏、水玻璃水硬性胶凝材料，如：水泥有机材料：沥青、塑料、涂料、橡胶2、按用途分类：结构材料、构造材料、绝热材料、吸声材料、防水材料、装饰材料3、按发展时期分类：传统材料、近代材料、现代材料第二节石材、砖、瓦砖（一种最为常用的砌筑．．材料）（一）、砖的分类：按生产工艺分为烧结砖和非烧结砖按有无孔洞分为多孔砖、空心砖、实心砖（二）常用砖：烧结普通砖的技术性质1、规格：外形：直角六面体标准尺寸：240㎜×115㎜×53㎜2、强度等级：例：MU30 表示抗压强度为30兆帕的砖3、抗风化性能：定义：它是指在干湿、温度、冻融变化等物理因素作用下，材料不破坏并长期保持其原有性质的能力。
4、质量等级：分为优等品、一等品、合格品（三）、烧结多孔砖和烧结空心砖1、烧结多孔砖：孔洞率≧15﹪作用：多用于砌筑六层以下的承重墙或高层框架结构填充墙2、烧结空心砖：孔洞率≧30﹪作用：多用于非承重墙瓦（主要用于屋顶）第三节石灰、水泥、砂浆一、胶凝材料1、定义：凡是在物理作用或化学作用下，从浆体变成石状体，并能胶结其他物料而且具有一定强度的材料，统称为胶凝材料。
土木工程概论_4土木工程中的力学和结构概念50页PPT
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己_4土木工程中的力学和结 构概念
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
土木工程概论_4土木工程中的力学和结构概念
桥梁上的汽车荷载
T1、T2、T3、T4——汽车轴重； a、a1、b1、b2、c——车轴间距离
车辆活载 是一种移 动式荷载
③ 风载： 风是由大气压 力不等引起的 空气运动。
由风的运动而施加在墙面或 结构上的压力称为风载。
风载有三个“不一样”： 不同地区不一样（沿海、 内陆）；同一地区不同时 间不一样；同一房屋不同 高度、不同部位不一样。
作用和间接作 用。
作用效应：作用在结构上产生的内力和变形的总称。
能使结构产生作用效应的原因有两种：一种是施加在结构上
集中力和分布力，如结构自重，作用于楼面的人群、家具、设备， 作用于桥面的车辆、人群，施加于结构物上的风压力、水压力、土 压力等，它们都是直接施加于结构上（直接作用），工程界习称为 “荷载”；另一种是施加于结构上的外加变形或约束变形，如地震、 基础沉降、材料收缩和徐变、温度变化引起结构产生作用效应，它 们都是间接作用于结构（间接作用） 。
但目前道路、桥梁、隧 道设计的行业标准中， 尚未引进“作用”代替 “荷载”，仍沿用“荷 载”一词表述引起结构 产生效应的直接作用和 间接作用。
荷载和作用的分类
地球物理因素 重力 气象 温 差 引 起 的 作 用 地质 地 基 不 均 匀 沉 降 地 震 荷 载 （ 作 用 ） 结 构 安 装 引 起 的 作 用 焊 接 引 起 的 作 用 机 器 振 动 引 起 的 作 用 撞 击 引 起 的 作 用 爆 炸 力 引 起 的 作 用
力：是一种物体间有方向的相互作用；这种相互作用
有使物体改变原来形状或改变运动方向的效应；力是既有 量值又有方向的矢量。 力矩：是力对物体产生绕某一轴转动作用的物理量， 其大小等于力与力臂（力的作用线到该轴的垂直距离）的 乘积；力矩在土木工程中习称弯矩。 平衡：力矩既可顺时针方向转动，也可按逆时针方向
《土木工程概论》重点考点归纳总结(详细版)
《土木工程概论》重点考点归纳总结（详细版）第一章绪论1．（1）我国古代建筑的特点：木结构占主导地位（2）土木工程建设的含义：土木工程是指建造各类工程设施的科学技术的总称。
它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修的等技术活动；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、科学研究服务的各种工程设施。
（3）土木工程的内涵：土木工程在英语里称为Civil Engineering，译为“民用工程”。
它的原意是与“军事工程”（ Military Engineering）相对应的。
在英语中，历史上土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于Civil Engineering，因为它们都具有民用性。
后来，随着工程技术的发展，机械、电气、化工都已逐渐形成独立的学科，Civil Engineering就成为土木工程的专用名词。
2．（1）土木工程基本属性1）综合性2）社会性3）实践性4）技术上、经济上和建筑艺术上的统一性2）现代土木工程的特点1）土木工程功能化2）城市建设立体化3）交通运输高速化3．简单应用：无4．综合应用：无第二章土木工程主要类型1．（1）钢筋混凝土楼盖按施工方法的分类分为现浇整体式楼盖和装配式楼盖。
（2）常见网架节点的种类网架的节点构件有焊接球节点和螺栓球节点两种。
焊接球节点有焊接钢板节点和焊接空心球节点。
（3）路面的排水坡度要求为了排水，路面及路肩应做一定的坡度，i1及i2。
它随路面的平整度而异，如混凝土路面i1为1%～1.5%；沥青路面i1为1.5%～2.5%；i2一般较i1大1%～2%。
（4）土木工程的主要类型：建筑工程、桥梁工程、公路与道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口城、海洋工程、给水及排水工程和环境工程等。
2．（1）房屋工程的分类房屋工程按其层数分，有单层、多层、高层、超高层。
房屋工程按其材料分，则有砌体结构的、木结构的、混凝土结构的、钢结构和混合结构的。
土木工程概论-第四章土木工程中基本结构概念
惯性作用
（地震作用）
总水平地震 作用为其总 重的5~8%
地震对建筑物的破坏
抗震设计方法与地震破坏程度
免震建筑
普通建筑物 刚性连接
免震建筑物 柔性连接
4.4 结构和结构失效
结构的构件和类型
类型 特点
受力方式
板 面积较大、厚度较小的平面构件弯矩梁 荷载Fra bibliotek直于纵轴的线性构件
弯矩、剪力
柱 荷载平行于纵轴的直线性构件
4.1 基本力学概念
第四章 土木工程中的基本结构概念
五、内力 4、扭矩（MT）
当一两端固定的物体受到偏心外力F时，物体内 产生扭矩，发生扭曲变形。
F
固定端
扭曲变形
4.1 基本力学概念
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
一、构件的作用
结构构件的作用：承担作用在结构中产生的内力。
二、基本结构构件 1、板：有较大平
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
7、壳：一种曲面形具有很好空间传力性能的构件，能以 极小厚度覆盖大跨度空间，以受压力为主。
双曲面网壳结构
蒙特利尔体育馆
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
8、索：以柔性受拉钢索组成的构件，直线或曲线形。
面尺寸但厚度较
小的平面构件，
水平方向设置，
地下室顶板施工过程中
承受垂直于板面
的荷载，以受弯
为主。
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
2、梁：承受垂直于其纵轴方向荷载的线形构件，其截面 尺寸小于其长向跨度，以受弯、剪为主。
土木工程基本构件和基本结构体系讲义(大字体)
土木工程构件及基本结构体系第一节土木工程构件土木工程构件是由按一定规律排列组合的构件组成的，其形式虽然多种多样，但是按照外形尺寸、所处位置、受力特点及作用可分为，杆件（类构件）、板壳（类构件）、块材（类构件）三种。
一、梁（杆件）（一）梁的定义梁是工程结构中截面宽度和高度尺寸远小于其长度尺寸的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设置以满足使用要求，如楼梯梁，屋顶斜梁。
（二）梁的分类1、按所用材料分：钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、木梁以及钢与混凝土组成的组合梁等。
2、梁按照结构力学属性及支承方式可分为：（1）静定梁：包括简支梁、外伸梁、悬臂梁、多跨静定梁（房屋建筑工程中很少用，路桥工程中常使用）；（2）超静定梁：包括单跨固端梁、两端固定梁、多跨连续梁。
简支梁外伸梁悬臂梁多跨静定梁单跨固端梁两端固定梁多跨连续梁3、梁按照结构工程属性可分为，（1）框架结构梁：框架梁、剪力墙支承的框架梁、内框架梁、外框架梁；（2）剪力墙结构梁：剪力墙连梁、剪力墙暗梁、剪力墙边框梁；（3）砌体结构梁：砌体墙梁、砌体过梁、砌体圈梁。
4、梁按照其在房屋的不同部位，可分为屋面梁、楼面梁、地下框架梁、基础梁、楼梯梁。
屋面梁楼面梁地下框架梁（地框梁）筏板基础梁5、梁依据截面形式，可分为矩形截面梁、T形截面梁、倒T形截面梁、十字形截面梁、工字形截面梁、槽（C）形截面梁、箱（囗）形截面梁、不规则截面梁。
6、梁依据梁宽与梁高的不同比值，可分为：深梁、普通梁、宽扁梁。
普通梁的截面高度与跨度之比一般为1/8～1/16，高跨比大于1/4的梁称为深梁；梁的截面高度通常大于截面的宽度，但因工程需要，梁宽大于梁高时，称为（宽）扁梁。
梁的高度沿轴线变化时，称为变截面梁。
7、依据梁与板的相对位置，可分为（正）梁与反梁。
（1）从结构所受外力的作用方向划分混凝土楼面与屋面粱板系统，重力荷载垂直向下，荷载由板传到下面的梁，就是普通（正）粱；如果将屋面这个系统假想地颠倒过来，比如放在地基上面，就变成，地基反力向上作用到筏板，板再将土压力传到粱上就是与楼面与屋面粱板系统相反；在这个层面理解，楼面与屋面粱板系统的粱，是普通粱；筏形基础系统的粱是反粱。
结构力学重点
M0
C
B
EI
x1
A
M1 和 M p 图
A
原结构 l
2 EI 基本结构
4) 求系数和自由项
l l
1 1 1 5l 3 ( l l l) (l l l ) 11 2 EI EI 3 6 EI
1 P 1 M 0l 2 ( M 0 l l ) 2 EI 2 EI
1
图a A
l
l 3
x2 图b P
l /2
1
l /2
说 明 也可不画单位弯矩 图和荷载弯矩图，求出 基本未知量后，直接利 用AC段弯矩图是斜直线 的特点由比例关系求出A 截面的弯矩值： l3 3 M AC Pl 28 2l 3 3 Pl （此方法简便） 56
X1=1 1
1 0.5
X2 =1
D. 组合结构
组合结构举例： 6 1 4 2 5 3
3. 分别说出下面几种基本结构中，力法方程的具体意义及 11 1P 的具体含义， P P x1 并用图形表示。 P B C
x1
基本结构⑴
x1 x1
基本结构⑵ 基本结构⑶
A
原结构
11 x1 1 p 0
P B C
11 x1 1 p 0
土木工程 结构力学
总复习重点考点大全
第一部分
一．基本概念 1．超静定结构的基本概念 ⑴ 由静力平衡方面分析:
力法
静定结构：通过静力平衡条件能求出结构的全部反力及内力的结构。 超静定结构：通过静力平衡条件不能求出结构的全部反力及内力的结构(需增加 变形协调条件) 。 ⑵ 由几何组成方面分析: 静定结构：无多余约束的几何不变体。 超静定结构：具有多余约束的几何不变体。 2．判定超静定次数的方法：去掉多余约束使之成为静定结构。 超静定次数=多余约束的个数 简支梁式
土木工程概论 第4章 土木工程与工程结构(上)
3高层建筑 高层结构建筑体系可以划分为：框架体系、剪力 墙体系、内心和外伸体系、筒式体系、 混合体系
用静力平衡条件可以完全确定支座作用力 的结构称为静定结构，在静定结构基础上 的结构称为静定结构，在静定结构基础上 再增加约束数量则构成了超静定结构。 再增加约束数量则构成了超静定结构。 贴图4 贴图4-1、4-3
4-3 房屋建筑
一. 分类 按房屋层数：单层、多层、高层、超高层 按材料分：砌体接构、木结构、混凝土结 构、钢结构和混合结构 按用途分：居住建筑、公共建筑和工业建 筑 二. 楼板 楼板实指楼面结构，按施工方法可分为装 配式楼板和现浇楼板，其中装配式楼板最 常见的是空心板和双肋板；现浇楼板又分 成单向板、双向板、密肋楼板和无梁楼板。
第4章 土木工程与工程结构
4-1 土木工程综述
土木工程是工程分科之一，是一个古老的 土木工程是工程分科之一，是一个古老的 学科。它指采用工程材料如土、砖、石、 木、混凝土、塑料和各种金属材料等修建 房屋、道路、桥洞、隧道、河、港、特种 结构和市政卫生工程等等的生产活动和工 程技术。 特种结构是指桥、隧、水工结构外的一切 特种结构是指桥、隧、水工结构外的一切 工程结构（构筑物），如水池、水塔、烟 囱、电视塔等等。 每一种结构都要考虑安全和经济问题，还 要跟上时代的发展。
在柱上，故板厚较大
三. 楼梯 楼梯是楼层间的垂直联系构件。楼梯有板 式楼梯、梁式楼梯、剪刀式楼梯、及螺旋 楼梯。
四. 一般居住建筑 人类居住史上有四次革命：
1)人类开始建造以木材泥土石块为主要材料的房屋； 1)人类开始建造以木材泥土石块为主要材料的房屋； 2）用烧制的砖瓦建造居室； 3）用钢筋混凝土建造房屋； 4）建造“数字化家园” ）建造“数字化家园”
土木工程概论知识点(最新整理)
土木工程概论第一章土木工程专业培养目标和人才素质要求土木工程：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（如建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程等），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。
土木工程需要解决的问题：1、土木工程的要素和目的：形成人类活动所需要的，功能良好舒适美观的空间和通道。
2、土木工程存在的根本原因：存在的根本原因能够抵御人为或自然的作用力。
3、建造土木工程的根本条件：充分发挥所采用材料的作用。
4、土木工程最终归属：“快、好、省”地组织人力、财力和物力，把社会所需要的工程设施建造成功，付诸使用。
土木工程活动的内容包括下述两部分：1、技术方面，有勘察、测量、设计、施工、监理、开发等；2、管理方面，有制定政策和法规、企业经营、项目管理、施工组织、物业管理等。
土木工程的基本属性：1、社会性；土木工程随社会历史而发展；2、综合性：要综合运用多种技术；3、实践性：影响土木工程的因素错综复杂，因而对实践依赖强；4、技术经济和艺术统一性。
土木工程及工程管理专业的培养目标：培养适应社会主义现代化需要，德智体全面发展，掌握土木工程学科的基本理论和基本知识，获得土木工程师基本训练的，具有创新精神的高级工程技术人才。
科学：是关于事物的基本原理和事实的有组织、有系统的知识。
科学家：是从事科学研究的专门家，包括自然科学家和社会科学家。
科学的主要任务：是研究世界万物发展变化的客观规律，它解决一个为什么的问题。
技术：是指将科学研究所发现或传统经验所证明的规律转化成为各种生产工艺，作业方法，设备装置的总和。
它解决一个如何实现的问题。
科学和技术的区别于联系：区别：概念在上面（把科学和技术的概念重复一遍就够了）。
联系：科学是基础，应用科学原理可以开发技术；技术的发展，会出现新的现象和问题，人们对它们进行研究，就能进一步发展科学。
土木工程概论全部课件
列砌筑组成单孔孤形。桥大拱两端之肩上又各设两个小拱，这些敞开的小拱 减轻桥身重量的同时，又起到了减少流水冲力、加速畅洪的作用，设计可谓 非常科学合理。世界第12个土木工程里程碑（1991，ASCE）
单孔弧形石拱桥
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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。
展；
2.综合性： 多学科、多工种、多种技术和材料的综合；
3.实践性： 经验的重要性、对实践的依赖性。
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8
§2 土木工程发展历史
一 古代土木工程 二 近代土木工程 三 现代土木工程
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9
一 古代土木工程
1.时间跨度-旧石器时代（公元前5000年起）-17世纪 中叶，没有设计理论，靠经验，材料自然，工具简单
3 英语的民用工程”Civil Engineering” ，怎么会 译成土木工程 呢?
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二 分类
1. 地上：房屋建筑工程，道路工程，铁路工程，桥 梁工程，给排水工程，机场工程
2. 地下：隧道工程 ，矿山工程，陵墓
3. 水中：水利工程（运河、大坝、水库等），港口 工程，海洋工程。
房屋建筑
2.古代土木工程几种典型的结构形式-砖、石、木。
3.中西古建筑之特点：中国多以木构架加砖墙为主，而 西方大多是砖石结构。 原因是什么？
4.代表性工程介绍
(建筑) 应县木塔，佛光寺祖师塔 (水利) 都江堰水利工程
土木工程概论第四章
4.1.1 建筑概念建筑是人类重要的物质文化形式之一。
在人类文明发展史上，最初的建筑主要是为遮风避雨、防寒祛暑而营造的，是人类为抵抗残酷无情的自然力而自觉建造起来的第一道屏障，只具有实用的目的。
随着物质文明的发展和社会的进步，建筑越来越具有审美的性质，直至发展成为以作为权势象征为主要目的的宫殿建筑，以供观赏为主要的目的园林建筑。
建筑是时代的一面镜子，它以独特的艺术语言熔铸、反映出个时代、一个民族的审美追求。
建筑艺术在其发展过程中，不断显示出人类所创造的物质精神文明，以其触目的巨大形象，具有四维空间（包括顶面）和时代的流动性，讲究空间组合的节律感等，而被誉为“凝固的音乐”、“立体的画”、“无形的诗”和“石头写成的史书”。
汉语“建筑”是一个多义词。
它既表示营造活动，又表示这种活动的成果——建筑物，也是某个时期、某种风格建筑物及其所体现的技术和艺术的总称，如隋唐五代建筑、文艺复兴建筑、哥特式建筑等等。
典型的建筑工程是房屋工程，它是兴建房屋的规划、勘察、设计（建筑、结构和设备）、施工的总称，目的是为人类生产与生活提供场所。
4.1.2 房屋建筑的组成①房屋建筑的规划像人生活的环境，由规划师负责的；②房屋建筑的布局和艺术处理像人的体型、容貌、气质，由建筑师负责的；③房屋建筑的结构像人的骨骼和寿命，由结构工程师负责的；④房屋建筑的给排水、供热通风和电气等设施像人的器官、神经，由设备工程师负责的。
4.1.3 建造房屋建筑的基本问题①房屋所在位置土地的表面现状，即地形；②房屋所在位置地面以下的土质情况，即地基；③房屋所经受的自然界和人为作用力，即荷载；④建造房屋所采用的原材料，即建筑材料；⑤房屋结构建筑的组成，即结构的构件、受力和失效；⑥房屋建筑工程有哪些类别，其中房屋的结构又有哪些基本的结构体系。
4.2 结构荷载如果地球没有引力，空中没有风吹，土层不会下陷，气温没有变化，荷载就不会存在，房屋也就不需要结构。
但实际上房屋的建造者必须考虑结构，因为结构能承受房屋所受的各种自然界给予的和人为的荷载。
《土木工程概论》第4章 建筑工程
《土木工程概论》
学习 目标
1、能复述建筑、工程及建筑工程的含义； 2、能区分建筑的分类，并根据建筑物特征判断属于何种建筑； 3、掌握建筑结构的基本构件，为后续学习造价计量计价提供 理论基础； 4、了解单层、多层、高层和超高层建筑之间的区分和常用结 构体系，熟悉建筑结构体系的选用。
CONTENTS
一、多高层建筑结构体系
4、框架—剪力墙结构
又称为框—剪结构，是指在框架结构中，布置一定数量的剪力墙，共同 作为承重结构的结构体系。
特点
框架与剪力墙协同受力，剪力墙承受绝大 部分水平荷载，框架则以承受竖向荷载为 主，承 载 力 增 强 。
限制了办公布置的灵活性，适用于办公楼、 旅馆、住宅等。
一、多高层建筑结构体系
一、多高层建筑结构体系
一、多高层建筑结构体系
1、墙承重结构
由墙体承受屋顶和楼板荷载，并连同自重一起将垂直荷载传递至基础 和地基。即以墙体、梁板、基础等构件组成承重结构系统。
横墙承重
承重墙体主要由横墙组成，楼面的荷载依 次通过楼板—横墙—基础—地基。
一、多高层建筑结构体系
横墙承重
优点： 1. 建筑物横向刚度比较强，整体性好。 2. 门窗设置受限较小。 缺点： 横墙较多，建筑空间组合不够灵活。
三、钢筋混凝土结构建筑
装配式混凝土的发展历程
我国装配式建筑发展比国外稍慢，大致可以分为起步阶段、鼎盛阶段、停滞阶段和全新阶 段四个阶段。十四五时期我国将力争于2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，绿色低 碳的装配式建筑也正在引领着建筑行业转型发展。
三、钢筋混凝土结构建筑
装配式混凝土相关政策
2019年3月，住，助力装配式装修 发展质量。
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3、柱：承受平行于其纵轴方向荷载的直线形构件，其截 面尺寸小于其高度，以受压力、弯矩为主。
柱
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
4、墙：承受平行或垂直于墙面方向荷载的竖向构件，其 厚度小于墙面尺寸，荷载平行于墙面时，以受压为主；垂 直于墙面时，以受弯、剪为主。
4.1 基本力学概念
第四章 土木工程中的基本结构概念
四、外力和反力
重物的重力G，称为桥体承担的外力
G
R
R
桥体两端支座使桥体端部承 受反力R，如不计桥体自重， 则R=G/2
4.1 基本力学概念
荷载的分类 1. 永久荷载：恒载 2. 可变荷载（活载）：使用活载、车辆荷载、风载、雪载 3. 偶然载荷：撞击荷载、爆炸荷载
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五、内力
内力(Internal Forces)
弹性体受力后，由于变形，其内部各点均会 发生相对位移，因而产生相互作用力。
F1
F2
F3
Fn
第四章 土木工程中的基本结构概念
五、内力 1、弯矩（M）
M
M
在重物作用下，桥体下部受拉、上部受压， 产生弯曲，说明桥体内有弯矩存在。
4.1 基本力学概念
第四章 土木工程中的基本结构概念
（温差作用）
法国戴高乐机场候机楼 内部混凝土薄壳结构，外部钢 结构支撑冷暖变化使外部钢结 构每天变形1-2厘米，混凝土 薄壳部位不断受到磨损，导致 穿透并塌落。
约束变形作用
（温差作用+地基沉陷作用）
中国体育博物馆 95%的墙体与80%的楼板裂缝贯通， 开裂原因主要是砌墙用的建材强度 不够，受温度影响发生变形以及受 力不均导致地基不均匀沉降。
压力、弯矩
墙 受平行或垂直于墙面的竖向平面构件 压力、弯矩
杆 承受轴向力的直线性构件
拉力、压力
拱 受沿其纵轴平面内荷载的曲线形构件 压力、弯矩
壳 曲面形、小厚度、大跨度
压力
索 柔性钢索
拉力Βιβλιοθήκη 膜 薄膜材料拉力典型结构
① 墙体结构 ② 框架结构 ③ 框架-筒体结构 ④ 错列桁架结构 ⑤ 网架结构 ⑥ 拱结构 ⑦ 壳体结构 ⑧ 空间折板结构 ⑨ 钢索结构
面尺寸但厚度较
小的平面构件，
水平方向设置，
地下室顶板施工过程中
承受垂直于板面
的荷载，以受弯
为主。
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
2、梁：承受垂直于其纵轴方向荷载的线形构件，其截面 尺寸小于其长向跨度，以受弯、剪为主。
梁
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
第四章 土木工程中的基本 结构概念
4.1 基本力学概念
第四章 土木工程中的基本结构概念
一、力 1、定义：力是一种物体间有方向的相互作用，这种作 用有使物体改变原来形状或改变运动方向，或二者均有 的效应。 2、力的三要素 大小、方向、作用点。
大小
作用点
方向
重力作用示意
4.1 基本力学概念
第四章 土木工程中的基本结构概念
4.1 基本力学概念
第四章 土木工程中的基本结构概念
五、内力 4、扭矩（MT）
当一两端固定的物体受到偏心外力F时，物体内 产生扭矩，发生扭曲变形。
F
固定端
扭曲变形
4.1 基本力学概念
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
一、构件的作用
结构构件的作用：承担作用在结构中产生的内力。
二、基本结构构件 1、板：有较大平
五、内力
2、剪力（V）
除弯矩外，桥体内还存在剪力，使桥体产生剪
切变形。
F(V)
F(V)
4.1 基本力学概念
第四章 土木工程中的基本结构概念
五、内力 3、轴力（N）
当一物体受到外力F时，物体被拉长，产生拉伸 变形，即物体内存在拉力（+N）。
F(+N)
F(-N)
F(+N)
F(-N)
相反，可产生压力（-N）
地基和基础
结构所 受荷载
结构的形 式、规模
基础
地基
建筑物的一部分 建筑物周围的土层
基础形 式大小
承载力 的大小
岩石 砂土 粘性土 人工填土
地基
浅地基：独立、条形、箱形基础 深地基：桩基础、沉箱基础
地基承载力：地基单位面积上所能够承受的最大荷载
kN/m2、kPa
结构的失效
破坏：荷载 〉承载能力 失稳：细长构件的压屈 过大的变形：挠度、裂缝 倾覆或滑移：失去平衡 材料失去耐久性：生锈、腐蚀
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
5、杆：承受轴向力的直线形构件，截面尺寸比长度小得 多，多用于桁架和网架结构。
杆
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
6、拱：承受沿其纵轴平面 内荷载的曲线形（或折线） 构件，其截面尺寸小于其 弧长，以受压和弯矩、剪 力为主。
二、力矩
固定悬挂点
物 体 （ 长
则转动效应可量化为力 与力的作用线到悬挂点 垂直距离的乘积，即 F*L，这个转动效应称 为力矩（弯矩），一般 用M表示，M= F*L
L)
力F
力使物体转动
4.1 基本力学概念
第四章 土木工程中的基本结构概念
三、平衡 1、移动平衡：当物体受到两个大小相等、方向相反、 且力的作用线在同一直线上的力时，物体处于原有状态， 不会发生移动，即移动平衡（力的平衡）。 2、转动平衡：力矩既可以使物体顺时针转动，也可以 使物体逆时针转动，当两个方向转动效应之和为零时， 物体处于转动平衡状态（力矩平衡）。
索
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
9、膜：以薄膜材料制成的构件，只能承受拉力。
由涂有 PVC层的聚脂 纤维制成的模结构
4.2 基本结构构件
外力作用使结构内部产生内力和变形
约束变形作用：温差作用 外加变形作用：地基的沉陷作用 惯性作用：地震作用
约束变形作用
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
7、壳：一种曲面形具有很好空间传力性能的构件，能以 极小厚度覆盖大跨度空间，以受压力为主。
双曲面网壳结构
蒙特利尔体育馆
4.2 基本结构构件
第四章 土木工程中的基本结构概念
二、基本结构构件
8、索：以柔性受拉钢索组成的构件，直线或曲线形。
惯性作用
（地震作用）
总水平地震 作用为其总 重的5~8%
地震对建筑物的破坏
抗震设计方法与地震破坏程度
免震建筑
普通建筑物 刚性连接
免震建筑物 柔性连接
4.4 结构和结构失效
结构的构件和类型
类型 特点
受力方式
板 面积较大、厚度较小的平面构件
弯矩
梁 荷载垂直于纵轴的线性构件
弯矩、剪力
柱 荷载平行于纵轴的直线性构件