第1章 土木工程绪论

土木工程包括：
建筑工程 Building Engineering 铁路工程 Railway Engineering 公路与城市道路工程 Highway Engineering 桥梁工程 Bridge Engineering 地下工程 Underground Engineering 水利工程 Hydraulic Engineering 港口工程 Harbour Engineering 海洋工程 Offshore Engineering 给水与排水工程Water Supply and Waste Water Engineering 环境工程 Environmental Engineering
土木工程重要事件(续)
1825年纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力法； 19世纪末里特尔等人提出了极限平衡的概念。这为土 木工程的结构理论分析打下了基础。 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。20世纪初，有人发表了水灰比等学 说，才初步奠定了混凝土强度的理论基础。 1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法，使钢材得以大量生 产，并广泛应用于土木工程。 1867年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆，并 推广到工程中，建造了一座蓄水池，这是应用钢筋砼的 开端。
土木工程概论
城市与环境科学系
推荐参考书
叶志明．土木工程概论．北京：高等教育出 版社，2009 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
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第一章
建筑工程
交通工程
水利工程
桥梁工程
港口工程
给排水工程
调查
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土木工程具有以下四个基本属性 (1)社会性。土木工程随社会不同历史时期的科学技术 和管理水平而发展。 (2)综合性。土木工程是运用多种工程技术进行勘测、 设计、施工工作的成果。 (3)实践性。由于各种影响土木工程的因素既众多又错 综复杂，使得土木工程对实践的依赖性很强。 (4)技术、经济和艺术统一性。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。
雍和宫（1694年始建，中国）
位于北京城内东 北隅。始建于康 熙三十三年，初 为康熙皇帝四子 胤稹的府邸—雍 亲王府，雍正三 年（1725 年）改 为雍和宫。乾隆 九年（1744年） 改建为喇嘛教寺 院。
埃菲尔铁塔：1887-1889年，法国
世界著名钢结构高塔。 位于法国巴黎市内，因 设计工程师 A.-G. 埃菲 尔而得名。塔高 300 米， 具有曲线形轮廓，横断 面为四边形，底部边宽 100 米。整座塔用钢量 约 8500 吨 ， 钢 桩 基 础 ， 采用拱形门解决大跨度 问题。
1.3 近代土木工程
近代土木工程的时间跨度
从17世纪中叶至20世纪中叶(第二次世界大战前后)的 300年间。
主要特征
有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。 近代土木工程的材料发展：1824年波特兰水泥>1867 年钢筋混凝土>1859年转炉炼钢法>1886钢筋混凝土 楼板>1928年预应力混凝土 施工技术进步很大。
“衣、食、住、行”
1.2 古代土木工程
一、古代土木工程的历史跨度 约公元前5000年—17世纪中叶 二、古代土木工程的主要结构形式 木结构、石结构、砖结构，例：北京故宫、天坛、山西应 县木塔，埃及金字塔 三、典型工程 古罗马斗兽场、万里长城、 都江堰水利工程
(应县木塔) 1056年
•山西应县； •木 塔 结 构 ， 塔 高 67.3m，呈八角形； •现存最 高的木 结构 。
土木工程专业培养目标和人才素质要求
土木工程专业人才培养的目标： 1.综合分析能力的培养 2.自学能力的培养
3.创造性思维和创新能力的培养
与时俱进、推陈出新
对所培养人才的素质要求 1.技术素质 2.人文素质 3.拓宽专业，加强基础和应变能力
《土木工程概论》课程的任务
主要是实现两个目标: 一是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; 二是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，帮助学生初步树立专业思想和方法。
“土木工程”的由来
土木工程的英文是Civil Engineering , 直译是民用工程，怎么又译为土木工程 呢？
中国古代哲学认为：世界万物均由“金、木、 水、火、土”组成，土木工程所用的材料主要 就是这“五行”中的“土”和“木”，古代工 程建设也称为“大兴土木”，土木工程故而得 名。
土木工程的范围
—辞海
工程领域成为一个整体在传统上分为五 个主要分支：土木工程、机械工程、采矿 冶金工程、化学工程、电力工程。 现代工程领域已经扩大，而且各分支的界 限也没有明确的规定。
— 剑桥百科全书，中国友谊出版社
土木工程的定义（国务院学位委员会）
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。
中山陵：1929年建成，中国
孙中山先生的陵墓。位于 南京东郊紫金山南麓，是 中国近代建筑的代表。
旧金山金门大桥：1935年建成，美国
主跨长1280m，边孔344m，塔高228m，桥面宽 25.2m，在相当长的时间内居世界第一。
该阶段土木工程的特征：
材料方面 由木材、石料、砖瓦为主，到开始并日 益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土， 直至早期的预应力混凝土。 理论方面 材料力学、理论力学、结构力学、土力 学、工程结构设计理论等学科逐步形成，保证了 工程结构的安全和人力物力的节约。 施工方面 不断出现新的工艺和新的机械，施工技 术进步，建造规模扩大，建造速度加快。
埃及金字塔 公元前27前26世纪
•包括胡夫金字塔、哈夫拉金字塔、孟卡拉金字塔和大 斯芬克斯像等 •三座大金字塔都用淡黄色石灰石砌筑，外贴一层磨光 的白色石灰石。 •塔身是精确的正方锥形，彼此平面位置沿对角线相接。
古长城（始建于公元前7世纪 ）
*中国古代规模最宏 大的防御工程；
•春秋时楚国最早筑 长城长数百里，称 “方城；
辛普朗隧道（瑞士） 1898-1906年
世界最长的山岭铁 路隧道。从瑞士通 往意大利的铁路线 穿越阿尔卑斯山底 部的两座单线铁路 隧道。其长度分别 为 19803 米、 19323 米。
德国高速公路：1931-1942年，德国
世界上历史最悠久、质量 高超和设施完善的高速公路。 1932 年，德国试建从科隆 到波恩的双向 4 车道全部立 体交叉的汽车专用公路，是 远程公路中技术标准最高的 一类公路，成为世界上第一 条高速公路。
土木工程要解决四个方面的问题
目的：人类生存的需要（空间、通道、环境等）； 存在原因：抵抗自然灾害、人为破坏； 物质基础：充分发挥材料的作用； 最终归宿：土木工程施工与组织管理； 为解决以上四个方面的问题需要进行的土木工程活 动包括两个方面：
技术方面：勘察、测量、设计、施工、监理、开发等； 管理方面：制订政策和法规、企业管理、项目管理、施工组织木工程专业培养目标和人才素质要求
(一)土木工程专业的培养目标 首先，是人才市场需求量的扩大，用人企业、单 位的类型增多，除设计单位、教育部门、规划部门外， 房产企业、一般企事业的基建部门等也都需要一定量 的高层次专业人才; 其次，职业综合素质能力的要求在强化，除拥有 传统教育所注重培养的设计创新能力外，还应具备管 理、公共关系、社会协调、自我推销、通力合作等能 力素质;
1.3 近代土木工程
土木工程在理论、材料、施工领域出现的重 要事件
意大利科学家伽利略在1683年出版的著作《关 于两门新科学的谈话和数学证明》中论述了建 筑材料的力学性质和梁的强度，首先用公式表 达了梁的设计理论。 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。
•明长城东起鸭绿江， 西达嘉峪关，全长约 4700里。
都江堰： （约公 元前 256年前251 年） • 四川省灌县岷江中游。 • 战国时期李冰父子主持兴建。 •由分水导流工程、溢流排沙工程和引水口工程组成。
大角斗场：公元70-82年，古罗马
*椭圆形的建筑物 *建在几座小山之间 的谷底
*采用灰华石承重， 拱顶和上层的承重墙 用混凝土，骨料里添 有浮石。
近代土木工程经典案例
泰吉•玛哈尔陵（1630-1653年，印度）
伊斯兰建筑的精品，被称 为印度古建筑的明珠。为 印度莫卧儿王朝皇帝沙杰 汗为爱妃泰吉•玛哈尔建造 的墓。陵墓坐落在一个宽 293 米、长 576 米的长方形 花园中，外有围墙。陵墓 主体为八角形，由边长 56.7 米 的正方 形抹去四角 而成。中央覆盖复合式穹 顶。内穹顶 直 径 17.7 米 ， 高 24.4 米 ，上 面的外穹顶 高近 61 米。四角各有一座 形状相似的小穹顶，体量 匀称。
第三，职业范畴及分工在细化，更加层次化、多 样化，出现了对专门承接涉外工程项口的设计人员， 以及专门从事施工图的设计人才、专门从事方案设计 的人才、专门从事效果图制作、BIM的人才等; 最后，社会对专业人才的业务范畴要求更加社会 化、市场化，既要求具备一定相关学科背景知识，能 够成为拥有宽口径的复合型人才模式，又具有可变性、 适应性的潜能，在择业中具有更大的自主性，在社会 竞争中有更多的机会。
古代土木工程结构
石结构
木结构
砖结构
古代土木工程特点：
天然材料为主：泥土、砾石、树干、树枝、竹、 茅草、芦苇、土坯、加工后石材、砖、瓦、木、 青铜、铁、铅以及混合材料，如草筋泥，混合土； 工艺技术简单：早期用石斧、石刀，后有人工打造 的斧、凿、钻、锯、铲等青铜和铁制工具，逐步 产生了窑制和煅烧加工技术，以及打桩机、桅杆 起重机等施工机械； 分工逐步专业化：木工、瓦工、泥工、土工、窑工、 雕工、石工、彩画工等； 经验总结和形象描述为主，理论依据缺乏。