土木工程概论思考题

《土木工程概论》思考题2011-2012学年第一学期班级：学号：姓名：成绩：1-1（5分）近代土木工程的特点是什么？答：一般认为，近代土木工程的时间跨度为17世纪中叶起到第二次世界大战前后，历时300余年。

（1）有力学和结构理论作指导；（2）砖、瓦、木、石等建筑材料得到日益广泛的使用；混凝土、钢材、钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展；1824年波特兰水泥的发明及1867年钢筋混凝土开始应用是土木工程史上的重大事件。

1859年转炉炼钢法的成功使得钢材得以大量生产并应用于房屋、桥梁的建筑中。

（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。

1-2（5分）阐述土木工程的发展方向。

答：人类为了争取生存，为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）重大工程项目将陆续兴建，如高层建筑、高速公路、跨海大桥等；（2）土木工程将向太空、海洋、荒漠开拓，像探测月球、火星等工程并建立基地；（3）工程材料向轻质、高强、多功能化发展：a、传统材料的改性，b、化学合成材料的应用；（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：a、信息化施工，b、智能化建筑，c、智能化交通，d、土木工程分析的仿真系统；（6）土木工程的可持续发展。

1-3（5分）建筑结构有哪些类型？答：（1）砖墙承重，叫做砖混结构；（2）混凝土梁柱承重，叫做框架结构；（3）混凝土梁和混凝土墙承重，叫做剪力墙结构；（4）框架结构掺加部分混凝土墙，叫做框架剪力墙结构；（5）钢柱、钢梁承重，叫做钢结构；（6）框架剪力墙结构中的框架柱内用型钢钢材，或在柱子外侧包裹型钢钢材，叫做混合结构。

（7）网架结构、网壳结构、悬索结构、悬吊结构、索膜结构、充气结构、薄壳结构、应力蒙皮结构等。

2-1（6分）特种结构有哪些种类？各种结构类型在设计中主要考虑哪些因素？答：（1）高耸结构。

注意荷载，风荷载是高耸结构的主要荷载，设计时需要当地风力的可靠数据；（2）海洋工程结构主要考虑偶然荷载，像风、浪、流等对海洋结构的作用机理、确定性载荷和随机波浪载荷；（3）管道结构应考虑管内外介质的化学腐蚀作用而采取必要的防腐蚀措施；（4）容器结构的荷载除自重外，主要是所储介质的压力，此外还须考虑其他因素的影响。

如储存原油和重油的油罐；（5）核电站结构主要考虑强度和核辐射对的材料的影响。

2-2（6分）目前常用的隧道施工方法有哪些，主要设计理论是什么，都适用于什么条件？答：（1）公路隧道：新奥法，挪威法；（2）地铁隧道：明挖法，暗挖法（盾构法，注浆法，沉管法，顶管法；（3）水底隧道：沉管法，盾构法，矿山法新奥法：以既有隧道工程经验和岩体力学的理论基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法。

主要适用于软弱破碎围岩地段。

挪威法：根据隧道质量指标进行围岩分类并选定支护，是对新奥法的完善，补充和发展。

明挖法：利用预先试做的围护结构，从地面开始往下挖到你要做结构的地方，做完结构再回填，恢复到原状地面。

适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况暗挖法：用钻眼爆破方法开挖断面修筑隧道以及地下工程。

适用于坚硬的岩石层，但很多地铁施工多在浅部的松软土层。

3-1（6分）简述绿色建材的定义及其基本特征。

答：（1）绿色建材的定义：1992年，国际学术界明确提出绿色材料的定义：绿色材料是指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷为最小和有利于人类健康的材料，亦称之为“环境调和材料”。

绿色建材又称生态建材、环保建材和健康建材等。

绿色建材是指采用清洁生产技术、少用天然资源和能源、大量使用工业或城市固态废弃物生产的无毒害、无污染、无放射性、有利于环境保护和人体健康的建筑材料。

（2）绿色建材的基本特征绿色建材与传统建材相比可归纳以下五个方面的基本特征：a、其生产所用原料尽可能少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾、废液等废弃物。

b、采用低能耗制造工艺和无污染环境的生产技术。

c、在产品配制或生产过程中，不得使用甲醛、卤化物溶剂或芳香族碳氢化合物；产品中不得含有汞及其化合物；不得用铅、镉、铬等种金属及其化合物的颜料和添加剂。

d、产品的设计是以改善生产环境、提高生活质量为宗旨，即产品不仅不损害人体健康，而应有益于人体健康，产品具有多功能化，如抗菌、灭菌、防霉、除臭、隔热、阻燃、防火、调温、调湿、消磁、防射线、抗静电等。

e、产品可循环或回收再利用，无污染环境的废弃物。

绿色建材满足可持续发展的需要，做到了发展与环境的统一，现代与长远的结合。

既满足现代人的需要，安居乐业，健康长寿，又不损害后代人对环境、资源的更大需求。

总之，建材工业的发展、绿色化进程，不但关系到建材工业目前的发展问题，还关系到能否和国际市场接轨问题，关系到国计民生能否可持续发展的大事，关系到我国人民生活质量的大事，关系到功在当代，造福千秋的大事。

因此要以战略的眼光、时代的紧迫感和历史责任感努力促进各种绿色建材的发展，以绿色建材建造健康-安全-舒适-美观的建筑和室内环境，造福于社会，造福于人民。

3-2（6分）混凝土耐久性设计中减小钢筋锈蚀的主要措施。

答：防止钢筋锈蚀的根本途径不是控制外荷载引起的横向裂缝宽度，而是减慢二氧化碳、氧、水等腐蚀因子通过混凝土保护层向钢筋表面渗透扩散的速度，以及防止氯离子在钢筋表面的积聚。

办法有两类：第一类是采用防护材料或外部措施，如采用喷塑（树脂）钢筋、钢筋表面涂锌、混凝土中掺加缓蚀剂、混凝土表面涂刷防护层、采用聚合物浸渍混凝土表层以及设置阴极保护设施等；第二类比较方便和经济的办法则是利用和加强混凝土保护层自身的保护功能，其措施主要有以下几点：（1）保证必需的保护层厚度增加混凝土保护层厚度可显著地推迟腐蚀因子渗透到钢筋表面的时间，也可提高对钢筋锈蚀膨胀的抵抗力。

混凝土碳化达到钢筋表面的时间与保护层厚度的平方成正比。

所以增大保护层厚度能有效地推迟碳化时间。

应注意，加大保护层厚度对耐久性有好处，但表面横向裂缝宽度增大，如建筑物有外观要求时就不能任意加大保护层厚度。

在施工时为保证钢筋的位置正确以及混凝土保护层必须满足设计要求等。

钢筋的垫块，应采用细石混凝土或水泥砂浆制作，有条件时最好采用定型的塑料垫块，不得采用石子作垫块，严禁使用短钢筋作为垫块。

（2）提高混凝土的密实性提高混凝土的密实性，减少内部微细孔函隙和毛细管通首是加强钢筋防腐蚀能力的最根本途径。

它首先要严格控制水灰比。

为提高混凝土的密实性，施工时就要均匀振捣，严格控制振捣时间“防止偏振和漏振”还要认真加以养护。

这样才能保证保护层的密实，并使水泥浆完全覆盖住钢筋以形成一层有效的隔离层。

同时还要注意合理的混凝土级配。

粗骨料的直径也不宜过大。

在同样水灰比下，骨料粒径增大会大大降低混凝土的抗渗性。

（3）控制混凝土拌和物中的氯盐含量某些卤离子（如c1－、i－、br－）对钝化膜有特殊的破坏作用。

它们在钢筋保护层不被碳化或中性化的情况下也可以破坏钢筋钝化膜，使腐蚀过程得以进行。

氯离子是这一类离子中最常遇到的。

氯离子半径很小，穿透力强，很容易吸附在钢筋阳极区的钝化膜上，取代钝化膜中氧离子，使钢筋起保护作用的氢氧化铁变为无保护作用的氯化铁。

氯化铁的深解度比氢氧化铁比氢氧化铁的溶解度大得多。

由于氯离子到达钢筋表面的不均匀性，特别是氯离子作用在钢筋局部区域时，则局部区域为阳极，形成了大阴极小阳极的腐蚀。

这种坑蚀或局部腐蚀对结构的危害较大。

因此必须严格控制氯离子的总量，即应对混凝土拌和物中的氯盐含量加以控制。

同时海砂使用不慎也是引起钢筋锈蚀的原因之一，应尽量避免使用。

（4）合理的构件形式和配筋方式构件尺寸不宜太小，尺寸过小，保护层不易保证，混凝土不易振实。

构件外形也不宜复杂，棱角增多会使保护层厚度得不到保证，而且增加腐蚀因子的渗透面。

一般说，梁要比板容易锈蚀破坏。

4-1（6分）什么是结构上的作用？结构上的作用是如何分类的？答：结构上的作用就是外界对结构所施加的影响，主要是荷载还有像温度,地震作用，爆炸力等，可以按时间、空间的变异以及结构的反应进行划分，它们适用于不同的场合。

（1）按时间的变异分类，按时间的变异情况，可将结构上的作用分为：a、永久作用。

永久作用指在设计基准期内，其值不随时间而变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。

属于永久作用的有结构自重、土的压力、预加应力、基础沉降以及焊接等；b、可变作用。

可变作用指在设计基准期内，其值随时间发生变化，且变化的程度与平均值相比不可以忽略的作用。

属于可变作用的有安装荷载、楼面上人群、家具等产生的活荷载、风荷载、雪荷载，还有吊车荷载以及温度变化等；c、偶然作用。

偶然作用指在设计基准期内不一定出现，而一旦出现则量值很大，且持续的时间也较短的作用。

属于偶然作用的有地震、爆炸以及撞击等（2）按空间位置的变异分类，按空间位置的变异情况，|考试大|可将结构上的作用分为：a、固定作用。

固定作用指在结构上具有固定分布的作用。

属于固定作用的有工业与民用建筑楼面上的固定设备荷载以及结构构件的自重等。

b、可动作用。

可动作用指在结构上一定范围内可以任意分布的作用。

属于可动作用的有工业与民用建筑楼面上的人群荷载、厂房中的吊车荷载等。

（3）按结构的反应分类，按结构的反应情况，可将结构上的作用分为：a、静态作用。

静态作用指对结构或构件不产生加速度或其加速度很小因而可以忽略不计的作用。

b、动态作用4-2（7分）什么是地震震级？什么是地震裂度？二者关系如何？答：（1）地震震级是根据地震仪记录的地震波振幅来测定的，一般采用里氏震级标准。

震级（M）是据震中100KM处的标准地震仪（周期0.8s，衰减常数约等于1，放大倍率2800倍）所记录的地震波最大振幅值的对数来表示的。

（2）地震裂度简称烈度，即地震发生时，在波及范围内一定地点地面振动的激烈程度。

地面振动的强弱直接影响到人的感觉的强弱，器物反应的程度，房屋的损坏或破坏程度，地面景观的变化情况等。

因此烈度的鉴定主要依靠对上述几个方面的宏观考察和定性描述。

(3) 从概念上讲，地震烈度同地震震级有严格的区别，不可互相混淆。

震级代表地震本身的大小强弱，它由震源发出的地震波能量来决定，对于同一次地震只应有一个数值。

烈度在同一次地震中是因地而异的，它受着当地各种自然和人为条件的影响。

对震级相同的地震来说，如果震源越浅，震中距越短，则烈度一般就越高。

同样，当地的地质构造是否稳定，土壤结构是否坚实，房屋和其他构筑物是否坚固耐震，对于当地的烈度高或低有着直接的关系。

一次地震中，人们往往强调震中的烈度。

地震烈度: 同样大小的地震，造成的破坏不一定相同；同一次地震，在不同的地方造成的破坏也不一样。

为了衡量地震的破坏程度，科学家又“制作”了另一把“尺子”,即地震烈度。