第1章 绪论

欧洲罗马帝国的以罗马为中心的道路网：
29条主干道和322条联系支线、总长度达8000km
中国古代优秀建筑杰作 — 木结构 多 为 木 结 构 加 砖 墙

1、中国古代伟大的砖石结构 -- 万里长城 2、四川灌县的都江堰水利工程 3、陕西秦皇陵兵马俑 4、京杭(北京—杭州)大运河 5、河北赵县交河赵州桥（安济桥）
西方古代有历史价值的宏伟建筑或遗址
多

1、埃及 金字塔


2、墨西哥 奇琴伊扎城
3、法国 加尔桥
是
砖


4、希腊 帕特农神庙
5、古罗马 斗兽场
石
结 构


6、土耳其伊斯坦布尔 索菲亚大教堂
7、埃塞俄比亚拉里贝拉 独石教堂

8、罗马帝国 道路网
埃及金字塔
（公元前2700至前2600年间)
胡夫金字塔最大，边长230.5m的正方形 塔基，高140m ,230余万块巨石砌成
预应力混凝土发明（1928年、法国弗雷西内）
预应力空心板在世界各国广泛使用
第一条铁路 （1825 年英国、长21 km ） 北美大陆铁路（ 1869 年美国、横贯东西）
优秀近代土木工程杰作—地下建筑 建成第一条
地下铁道
（1863年
英国伦敦）
美、法、德、俄、日等国大城市相继建设地铁网
优秀近代土木工程杰作
第一幢钢铁框架承重大楼
（现代高层建筑开端 — 11层、1883年 美国芝加哥保险公司大楼）
优秀近代土木工程杰作
法国巴黎 艾菲尔铁塔
（1889年）
高300m
18000多钢构件
250万个铆钉
铁塔总重8500t
巴黎、法国的标志性建筑， 至今规光者络绎不绝
优秀近代土木工程杰作
钢筋混凝土楼板使用（1886年美国）
水利建没—两条大运河建成通航 在全球运输中发挥了巨大作用
苏伊士运河（1869年，连接地中海
和印度洋，欧洲到亚洲不必再绕行南非）
巴拿马运河（1914年， 联系太平洋和大西洋）
优秀近代土木工程杰作
一战后，大跨、 高耸和宏伟的土木 工程相继建成 金门大桥
1936年 美国旧金山
悬索桥、跨旧金山海湾、 1280m ，首座单跨过千米桥，桥头塔高 277m，主缆直径1.125m、主缆索27572根钢丝（每452根钢丝先成一股再 61股组成）重1.1万吨，北岸混凝土巨块缆索锚锭13万t，南岸5万t
法国加尔桥
（公元前500年左右)
古罗马人为尼姆城修的引山泉水渠

三层拱桥、拱门错落优雅、简洁实用
世界文化与自然遗产
希腊帕特农神庙
（公元前447至前448年)
雅典守护女神雅典娜的供奉祭殿 欧洲古典建筑的典范 、雅典的王冠
古罗马斗兽场（科洛西莫斗兽场）
（建于公元75—85年) 世界文化与自然遗产
有50000个坐席和站席 使用了雏形混凝土
世界文化与自然遗产
土耳其伊斯坦布尔
索菲亚大教堂
(公元532年一537年间)
砖砌直径31米、高55米圆形穹顶 整体支承在四个用巨石砌成的拱门 大柱(截面7米×l0米)上
埃塞俄比亚
拉里贝拉 独石
教堂
(公元1200年）
由山体
直接凿建
欧 洲 古 代 优 秀 土 木 建 筑 杰 作 — 交通设施
人面狮身象
（司克芬斯）
人面用 独石雕刻
唯一未塌的世界古七大奇迹 世界上朝向最精确的建筑
（最大偏差0.015%) 施工方法至今为迷
墨西哥奇琴伊扎城
（始建于公元前600年)
古玛雅帝国中心城、占地600万平米— 9000亩、有金字塔、文字厅、鹿厅、红 厅、神庙、球场等数百座建筑
库儿坎金字塔
（神庙兼天文台，可观测太阳、 月亮、金星的运行与角度）
近代土木工程 —
社会需求日益广泛和深入
④、基础设施的社会需求日益广泛和深入 产业革命促进了工业、交通运输业发展，
提出了更广泛深入的土木工程基础设施社会
需求
日益增长的土木工程基础设施社会需求
进一步推动了涂抹工程的快速发展
优秀近代土木工程杰作
具有历史意义的土木工程很多 第一座钢筋混凝土梁桥
（1875年法国莫尼埃主持、长16m）
§1.2 “土木工程”的 发展历史与现状
土木工程发展历史
三个阶段 古代
一、古代土木工程
（历时6、7000年）
旧石器时代(约公元前5000年起) 17世纪中叶
①、无设计理论，主要依靠经验 近代
②、建造材料主要取之于自然： （石块、草筋、土坯等）
公元前1000年左右开始有砖、瓦、陶瓷制品
现代
③、工具简单、尚无施工机械： 只有斧；锤、刀、铲和石夯等手 工工具
（公元605年隋朝）
砖石结构
世界第一座敞肩式单孔圆弧弓形石拱桥（ 28条 并列石条拱砌成），桥长50.82m、桥面宽 10m， 单孔跨度 37.02m（保持世界纪录800年） 矢高 7.23 m（矢高跨比＜1：5、领先世界1000年）
拱肩上4个小拱, 既减轻桥重、便于泄洪，又显构造科学、美 观颖脱，经千余年后仍能正常使用，引领风格数百年
极限平衡理论
（19世纪末，末利特尔等人）
以理论力学、材料力学、结构力学、 弹性力学和材料强度理论为基础
结构设计的较为系统理论指导
近代土木工程 —
水泥材料发明和钢材大量生产
②、人工土木工程材料被发明 波特兰水泥发明（1824年英国阿斯普丁的专利） 钢筋混凝土应用（1867年法国莫尼埃加固花盆） 转炉炼钢法发明（1859年） 混凝土发明和钢材大量生产和应用，可建造复
北京故宫（建于公元1406年、明永乐 4 年）
中国古代优秀建筑杰作--现存最大坛庙建筑，浑穆庄严、天圆地方 世界文化与自然遗产
砖石结构
皇帝祭天场所，总占地270万m2、近000余亩，
北京天坛 （建于公元1420年、明永乐18年）
中 国 古 代 优 秀土 木 建 筑 杰 作 — 交通设施
秦朝（公元前220年前后） 形成全国交通网：
中国古代优秀建筑杰作 —— 水利工程
传说中的大禹治水
四川灌县都江堰 (公元前306年一前251年) 世界文化与自然遗产
秦昭王时蜀太守李冰父子建, 创意科学、设计巧妙、盖世无双, 使成都平原成“沃野千里”的天府之乡, 至今仍造福四川人民
中国古代优秀建筑杰作 —— 陵墓建筑
秦皇陵 兵马俑
（ 公元前 200年左右 )
土 木 工 程
土 木 工 程 范 围 —— 非常广泛
房屋建筑工程 公路与城市道路工程 铁路工程 桥梁工程 隧道工程 机场与其他场站工程 地下工程 给水排水工程 港口码头工程 矿井工程 发射塔架工程 电站与输变电工程 海洋平台工程 市政管道与输送线路工程 防灾减灾与防护防御工程等
按国际惯例也包括 运河、水渠、水库、堤坝、灌渠等水利工程
《土木工程概论》 第一章 绪 土木工程的现况和展望
1、“土木工程”包括哪些内容?
论
2、“土木工程”的发展简史、现状与未来展望
3、“工程管理”专业学生
要学习哪些知识？ 掌握哪些基本技能？ 具备哪些能力? 怎样才能学好等?
§1.1“土木工程”内涵及其重要性
—— 包括哪些内容?
土 木 工 程
(国务院学位委员会学科简介定义)
山西应县木塔 Hale Waihona Puke Baidu佛宫寺释伽塔)
天下第一塔
（最古最高的木塔）
建于公元1056年 塔高67.3m 九层八角形横截面
底层直径30.27m
经历多次大地震
历时千年仍完好耸立
中国古代优秀建筑杰作---
砖石结构
占地 72万m2 — 近 1100余亩、房 9000余间、红墙黄瓦、金碧辉煌 四周宫墙长3400米，墙外护城河宽52米 世界文化与自然遗产
东方（中国汉语） 五行学说：万物由五类物质 组成（金、本、水、火、土）
几千年来工程建设材料： “土”(石、砂、泥、灰及土烧 成的砖、瓦、陶瓷等)
+
“木”(木材、茅草、藤条、竹 子等)
Military Engineering （军事工程）
大兴土木 = 大搞工程建设
Civil Engineering
翻译成
路等土木工程的建设活动
大型项目由国家统一规划建设、
中小型项目归口到省市地各级政府有关部门管理
土木工程对人类生存、国民经济、社会文明举足轻重
①、关乎人类生存的基础性产业
生 活 离 不 开 衣
、
“住”在房屋建筑中，与土木工程直接有关 “行”则需要建造铁道、公路、机场、码头等交通土木建 筑工程，直接有关 “食”需打井取水，筑渠灌溉，建水库蓄水，建粮食加工 厂，粮食储仓等，间接有关 “衣”的纺纱、 织布、制衣要在工厂内进行，间接有关
以咸阳为中心 通往全国各郡县 的驰道 主要干道宽59步
（295尺）
古代著名土木工程著作
经验总结和描述外形设计
《考工记》 （公元前5世纪） 《营造法式》（北宋李诫著、公元11世纪）
《论建筑》 （意大利文艺复兴时期贝蒂著
公元16世纪）
二、近代土木工程(17世纪中叶—1945年二战结束)
历时：300余年 特点：①、土木工程
◆ 行业贡献25% — 30%，拉动国民经济增长
我国固定资产投资约GDP总量之半
土木工程对人类生存、国民经济、社会文明举足轻重
③、内涵深邃的综合性学科 时代进步，科学技术的发展使： ◆新理念、新要求、新方式应运提出 ◆ 新工具、新工艺、新技术、新结构的不断发明 ◆ 现代工程材料的变革 ◆ 现代力学分析理论的进步 ◆ 计算机应用的推广


6、山西应县木塔(佛宫寺释伽塔)
7、北京故宫、天坛

8、秦朝全国郡县间驰道网（咸阳中心）
中国古代伟大的砖石结构 -- 万里长城
世界中古七大奇迹和新七大奇迹、世界文化与自然遗产 东起山海关，西至，跨越 9 省市自治区， 翻山越岭、蜿蜒逶迤，全长6500(6700)余公里
嘉峪关 （公元前4、500年前后战国时期的齐国楚国已有零星构建， 公认从公元前220年秦代起开始大规模建设，、汉唐明均重建）
优秀近代 土木工程 杰 作
逐步形成一门独立学科 “关于两门新科学的对话”
（1683年意大利伽利略）
首次用公式 表达了梁的设计理论
近代土木工程（17世纪中叶
惯性、F = m a、作用反作用
— 二战前后）
牛顿力学三大定律 （1687年英国牛顿 ）
土木工程的力学分析基础
工程结构设计的容许应力法（1825年法国纳维）
结构反应（受到的应力） ≤ 结构抗力（容许应力）
土 木 工 程 范 围 —— 非常广泛 基本建设（Caipisal Construction)：
二十世纪五十年代我国第一个五年计划期间、对重点建设 的一汽、一拖等数百重点基础性建设项目给出
统指：工厂、矿井、铁道、公路、桥梁、农田水利、
商店、住宅、医院、学校、体育场馆、展览厅、机场
码头、堤坝灌渠、给水排水、供电供热供气和通讯线

食
、
住
、
各种工业生产要建厂房 航天要建发射塔架和航天基地
行
土木工程对人类生存、国民经济、社会文明举足轻重
②、国民经济发展的带动性行业
◆ 工程资金投入大、涉及行业多
（钢铁、材料、制造、运输等）
◆ 挖掘和吸纳劳力资源的重要平台 ◆ 城市化进程的加速是生产力腾飞的重要标志
我国城市和社会主义新村镇蓬勃建设
建造各类工程设施的科学技术的总称
所用材料、设备
工程建设 的对象
地上、地下、 水中的各种工 程设施
勘测设计、施
工，保养、维 修等技术
内容广泛，与日常生活密切相关，在国民经济中起着重要的作用
东西方两种语言的不同发展过程
西方（英语） Civil Engineering (民用工程)
除服务于战争的工程设施外， 所有服务生活和生产需要的民 用设施 现军用战壕、掩体、碉堡、 浮桥、防空洞等防护工程也归 入Civil Engineering范畴
阵势宏伟、规模庞大，7000多军俑、车马阵列 有序、军容威严，被称为世界第八大奇迹
中国古代优秀建筑杰作 —— 水利工程
京杭(北京—杭州)大运河
全长2500 公里 世界历史上最长的 运河 至今仍是江浙段重 要的水运通道
(公元600年隋朝时开凿修建)
中国古代优秀建筑杰作--河北赵县 交河赵州桥
（安济桥）
杂 房屋、桥梁工程设施
大多数高耸、大跨、巨型、复杂的近代及现
代工程结构都应用钢结构或钢筋混凝土结构建造
近代土木工程 —
新施工机械和施工方法被提供
③、新施工机械和施工方法被提供
打桩机，压路机，挖土机，掘进机，起重机， 吊装机等应运而生，提供了快速高效建设土木工程 的手段 新施工技术不断发展、 施工规模日益扩大、 施工速度大大加快
土木工程专业学习和未来工作的核心内容 —
各类土木工程设施的规划、勘测、设计、施工、管理
和维修. 规划 勘测 设计
管理维修
施工建造
土 木 建 筑 工 程 设 计 的 过程：
可行性研究 总体布局规划与方案构思 初步设计（扩大初步设计）
力学分析、结构方案、构造设计
施工图设计（绘图）
（柱网布臵等、尺寸估计、受力分析、 构造处理、绘施工图）