土木工程概论 第一章概述.ppt

土木工程概论,第一章 概述 第一节 土木工程,一、土木工程的定义及在国民经济中的作用 1.土木工程的定义及内涵（1）定义 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，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,（2）内涵包括两个方面 1）各类工程设施即工程建设的对象 包括建筑工程、桥梁工程、公路与城市道路工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、机场工程，地下工程，港口工程、海洋工程、给水排水工程、环境工程等。2）利用适当的材料和设备建造及维护各类工程设施的工程技术活动 包括勘测、设计、施工、鉴定加固等。2.土木工程在国民经济中的作用（1）和广大人民群众的“衣、食、住、行”息息相关（2）各行各业均离不开土木工程（3）能够创造大量的就业机会，对推动整个国民经济的发展及保障社会稳定起着非常重要的作用,二、土木工程发展简史 土木工程发展经历了古代、近代和现代三个阶段。1.古代土木工程 古代土木工程的时间跨度，大致从旧石器时代(约公元前5000年起)到17世纪中叶。（1）所用的材料，最早为当地的天然材料；（2）所用的工具，最早只是石斧、石刀等简单工具，后来发展了斧、凿、锤、钻、铲等青铜和铁制工具以及打桩机、桅杆起重机等简单施工机械；（3）建造主要依靠工程经验，缺乏设计理论的指导。,古代土木工程留下了许多伟大工程(1)中国古代土木工程,八达岭长城,都江堰公元前三世纪，由战国时期秦蜀郡太守李冰父子率众修建,京杭大运河,山西应县木塔建于辽代，塔高67.31m，共九层,蓟县独乐寺观音阁始建于唐，辽统和二年（984年）重建，共3层，内有高16米塑于辽代的观音像,河北赵州桥建于隋代公元595-605年，全长50.82m，桥面宽10m，单孔净跨度37.02m，矢高7.23m,(2)古埃及金字塔,吉萨金字塔群公元前2700-2500年,狮身人面像,(3)古希腊的帕提农神庙 建造于公元前447-438年,古希腊帕提农神庙,(4)古罗马竞技场及万神庙,佛拉维奥竞技场建于古罗马的佛拉维奥皇朝时代（公元75-80年），占地20000m2，场内设有观众席60排，可容纳10万名观众。,万神庙穹顶直径和顶端高度均是43.3m，在现代结构出现以前，它一直是世界上跨度最大的大空间建筑。,(5)索菲亚大教堂,(6)巴黎圣母院,索菲亚大教堂位于土耳其伊斯坦布尔，建于公元532-37年，中央大穹顶直径32.6m，高54.8m。,巴黎圣母院建造于公元1163-1250年，宽47米，深125米，可容近万人。,2近代土木工程 时间跨度为17世纪中叶到20世纪中叶，历时300余年。主要特点表现为如下三个方面（1）土木工程有了比较系统的理论指导，成为一门独立的学科；（2）新的土木工程材料的发明与应用；（3）施工机械和施工技术有了巨大的进步。,这一时期具有历史意义的土木工程很多。（1）建筑工程,芝加哥保险公司大楼1883-85年，10层，高55m，铁框架,巴黎艾菲尔铁塔 1887-89年，320.7m,纽约帝国大厦 1929-31年，102层，高381m，钢框架,（2）桥梁工程,金门大桥1933-37年，悬索桥，桥跨1280m，桥头塔架高227m，主缆直径1.125m，由27572根钢丝组成，索重11000t左右。,悉尼港桥1924-1932 年，中承式钢桁架拱桥，长1149.1m，宽48.6m，主跨502.9m，矢高106.75m。全桥用钢量为52000吨，为世界最大跨度铁路钢拱桥。,钱塘江大桥1934-37年，茅以升主持建造，下层铁路桥长1322.1m，上层公路桥长1453m,3.现代土木工程 从第二次世界大战结束到目前。特点（1）功能要求多样化 1）公共建筑和住宅建筑要求 2）工业建筑要求 3）核工业、海洋工程、航空航天等高新技术的要求（2）城市建设立体化 1）向高空发展 2）向地下发展（3）交通工程快速化 1）高速公路大规模兴建 2）高速铁路迅速发展 3）机场建设的规模和速度前所未有,一些典型的工程实例。（1）建筑工程 1）高层建筑,台北101大厦2004年，101层，高508m,上海环球金融中心 2008年，101层，高492m,芝加哥西尔斯大厦 1974年，110层，高442m,上海金茂大厦 1999年，88层，高421m,香港国际金融中心 2003年，88层，高415m,2）高耸结构,加拿大多伦多电视塔高549m，为世界之冠,上海东方明珠电视塔1995年，高468m，居世界第三,莫斯科电视塔，1967年，高537m，居第二位；吉隆坡电视塔，高421m，居第四位；天津电视塔，高406m，居第五位；北京电视塔，高380m，居第六位。,3）大跨度建筑,施工中的国家大剧院外部围护钢结构壳体呈半椭球形 东西跨度212.24m南北跨度143.64m,英国千年穹顶 屋盖采用圆球形张力膜结构穹顶直径达320m,（2）桥梁工程 1）悬索桥,日本明石海峡大桥1998年，主跨1991m，世界第一,中国润扬长江大桥 2005年，跨度1490m，世界第三,丹麦的大贝尔特东桥，跨度1624m，世界第二英国的恒伯尔桥，主跨1410m，世界第四江阴长江大桥，主跨1385m，世界第五，1999年 香港青马大桥，主跨1377m，世界第六，1997年,2）拱桥 混凝土拱桥 四川万县长江混凝土拱桥，拱跨420m，居世界第一；南斯拉夫克尔克二号混凝土拱桥跨度达390m；中国的江界河混凝土拱桥，跨度330m；广西邕江大桥，钢筋混凝土组合拱结构，跨度312m。,四川万县长江混凝土拱桥1997年,2）拱桥 钢拱桥 我国上海卢浦大桥，总投资22亿元。大桥全长3900m，主桥长750m，拱跨度达550m，居世界第一。,上海卢浦大桥 2003年,美国的奇尔文科钢拱桥，跨度503.6m，列世界第二。,3）斜拉桥 日本多多罗桥，1999年，主孔跨度890m，居世界第一 法国诺曼底桥，1995年，跨度达856m，居世界第二 我国南京长江二桥，2001年，主跨628米，居世界第三,日本多多罗桥,南京长江二桥,3）斜拉桥 上海杨浦斜拉桥，1993年，主跨602m，当时居世界第一;法国米约大桥，2005年竣工，全长2.46km，是目前世界上最高的大桥。最高的桥塔高343m，桥面至地面的最大高度达270m。,法国米约大桥,(3)隧道工程 1）山区隧道 目前世界上最长的是挪威的山岭隧道，全长25.8km；中国西康线秦岭隧道，长达18.457km；瑞士的圣哥大隧道，长16.91km；中国京广线大瑶山隧道，全长14.295km；德国、意大利之间的开尔其隧道，全长近13km；青藏铁路风火山隧道，全长1338m，海拔4904m，是世界上海拔最高的隧道。,2）海峡隧道 日本于1985年建成的青函海底隧道，长53.8km；1993年建成的穿越英吉利海峡的隧道长50.3km；3）越江隧道,上海复兴东路隧道内景,(4)水利工程,瑞士大狄克桑坝目前世界上最高的重力坝，高285m,中国三峡大坝由大坝、水电站、通航建筑三大部分组成，为世界最大的水利工程坝。长3035m，坝高 185m，总装机容量为1820万kW。,（5）我国的道路工程 1)公路。到2004年底，全国公路总里程达到187.07万km，其中高速公路3.4万km；全国公路密度为0.195km/km2，全国通公路的乡镇比例达99.58%，通公路的行政村比例达92.9%。2）铁路。到2002年底，全国铁路营业里程71898km，居亚洲第一位。青藏铁路：一期工程（西宁格尔木）860km，于1984年正式通车；二期工程（格尔木-拉萨）1118km，为世界上海拔最高和最长的高原铁路，其中965km海拔超过4000m，最高点海拔5072m，经过连续多年冻土地段550km，2006年正式通车。,青藏铁路三岔河大桥青藏铁路最高的桥 桥高50m，海拔3800m,武汉的轻轨列车,上海磁悬浮列车2003年,（6）核电站及海洋工程,秦山核电站,我国的一座海洋采油平台,第二节 土木工程专业及学习建议,土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称，培养相应人才的专业即为土木工程专业。一、土木工程专业的培养目标 培养适应社会主义现代化建设需要、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、获得土木工程工程师基本训练、具有创新精神的高级工程科学技术人才，毕业后能从事土木工程设计、施工与管理工作，具有初步的工程规划与研究开发的能力。,具体要求：1.知识要求（1）基本理论，包括基础理论和应用理论两个方面：基础理论主要包括高等数学、物理和化学；应用理论包括工程力学(理论力学，材料力学)、结构力学、流体力学(水力学)、土力学与工程地质学等。（2）土木工程的专业知识与技术，包括土木工程结构(如钢结构、木结构、混凝土结构、砌体结构等)的设计理论和方法、土木工程施工技术与组织管理、房屋建筑学、工程经济、建设法规、土木工程材料、基础工程、结构检验、土木工程抗震设计等。,（3）相关知识，有给水排水、供暖通风、电工电子、工程机械等。（4）技能或工具，有工程制图、工程测量、材料试验与结构试验、外语及计算机在土木工程中的应用等。2.能力培养的要求（1）自学能力（2）综合解决问题的能力（3）创新能力（4）协调、管理能力,二、土木工程专业的教学形式与学习建议 1.课堂教学 与中学相比，大学的课堂教学有三个特点：教学内容多、进度快，要注意适应，跟上节奏。大学许多课程要合班上课，听课效果好坏，主要靠学生自主努力。大学的教学内容，必须随时代发展而增删。有时教材上还未编入的内容而教师只能根据资料讲解，这时要注意听讲并作必要的记录。学习中要注重对基本概念的理解和掌握，要善于运用形象思维，切忌死记硬背。,2 实验教学 目的：通过实验手段掌握实验技术，弄懂科学原理，熟悉国家有关试验、检测规程，熟悉实验方法及学习撰写试验报告。实验课不要有重理论轻实验的思想，应认真做好每一次试验。在实验教学中，鼓励自主设计、规划试验。3设计训练 设计是综合运用所学知识，提出自己的设想和技术方案，并以工程图及说明书来表达自己的设计意图，在根本上培养学生自主学习、自主解决问题的能力。,4施工实习 贯彻理论联系实际的原则，使学生到施工现场或管理部门去学习生产技术和管理知识。施工实习常在统一要求下分散进行。这不仅是对学生能否在实践中学习知识技能的一种训练，也是对学生的敬业精神、劳动纪律和职业道德的综合检验。,补充:一、土木工程专业的学生应具有的意识和意志 1.实践意识：一切从实际出发，实践检验是唯一标准。2.质量意识：对质量方针政策、现象、原因、危害的全面认识并能确保质量。3.协作意识：能与周围群众协同工作，协调配合。4.竞争意识：力争上游，在相互竞争中求发展。5.创新意识：不墨守成规，追求新意境、新见解。6.坚毅意志：克服困难，调节行动，顽强实现预定目标。,二、土木工程专业的学生应具有的心理和体魄 1.学风上的勤奋、严谨、求实、进取。2.作风上的谦虚、谨慎、朴实、守信。3.健全的体质、良好的体能。4.旺盛的精力、活跃的思路。三、大学生养成上述基本素质的途径 1.勤奋学习，养成良好的学风和学习习惯 2.努力实践，养成勤于动手与动脑，理论与实际相结合 3.勇于创新，培养自身创新精神和创造能力 4.交融集体，锻炼自己组织能力和处理好人际关系 5.健康身心，是毕业后健康工作50年的基础。6.适应时代，是使自己成为开拓性人才的基础。,四、就业范围 1建设单位(房地产公司，北京建筑工程学院等)（1）提出使用要求，编制设计任务书；（2）确定土地使用范围；（3）保证落实建设资金；（4）通过招标发包，选择设计、施工单位。2勘察单位（北京勘察设计院）（1）勘察测量房屋所在地段的地质和地形；（2）提供地质(含水文)资料、地形图；（3）提出对房屋结构基础设计的建议；（4）提出对不良地基的处理意见。,3设计单位（设计院）建设工程的设计。4施工单位（1）施工组织设计和施工现场布置；（2）确定施工技术方案和选用施工设备；（3）建筑材料的购置、检验和使用，熟练技工和劳动力的组织；（4）确保工程质量和工期进度。5工程建设监理公司 工程建设质量、进度、资金等方面的监督，6房屋造价资询公司 建设项目的可行性评估，概算和预算编写。7国家公务员,五、执业资格证书 1国家注册建筑师（1）与规划的协调，房屋体型和周围环境的设计；（2）合理布置和组织房屋室内空间；（3）解决好采光、隔音、隔热等建筑技术问题；（4）艺术处理和室内外装饰。2国家注册设备工程师（1）确定水源和给排水系统；（2）确定热源和供热、制冷、空调系统；（3）确定电源和照明、弱电、动力用电系统；（4）使水、暖、电系统和建筑、结构布置协调一致。,3国家注册结构工程师（1）确定房屋结构承受的荷载，并合理选用结构材料；（2）正确选用结构体系和结构型式；（3）解决好结构承载力、变形、稳定、抗倾覆等技术问题；（4）解决好结构的连接构造和施工方法问题。4国家注册监理工程师 建设工程的监理。5国家注册造价工程师 建设项目的概算和预算编写。6国家注册房地产估价师,