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1第一章绪论一、教学目的和要求1、教学目的：通过本章学习使学生对土木工程的内容及发展有一个全面的了解，并能了解本专业的主要课程及研究方法。2、教学要求：（1）了解土木工程的概念及包含内容及其重要性；本课程的研究对象及方法；了解土木工程灾害的种类及主要防治措施。（2）熟悉我国当前进行基本工程建设所必须的几个阶段的任务及作用。（3）掌握各类建筑、水利、道路、桥梁等主要土木工程的发展演变。二、教学重点、难点本章重点各类土木工程随时代发展所产生的演变过程，其中以建筑为主；土木工程所包含的内容有其重要性。难点建筑发展的各阶段代表形式。三、授课学时4学时本章主要内容有：土木工程的概念及包含内容、土木工程的重要性、国内外土木工程现状、本门课程的主要内容及本专业课程设置及本门课程学习方法等。一、土木工程概述1、概念（P109）：土、石、砖、木、砼、塑料、金属等修建房屋、道路、铁路、桥涵、隧洞、河、港、特种结构和市政卫生工程等的和生产活动和工程技术。2、内容：房屋、道路、铁路、桥梁、隧道、特种结构、水利工程等。3、重要性：①衣（厂房、仓库）②食（农田水利冷库）③住（住宅等）④行（铁路、公路、桥梁等）因此实际中把土木工程等价于基本建设工程。二、土木工程发展简史2土木工程发展到今，主要经历的阶段包括：1、建筑工程：⑴穴居巢处-----原始时代，人有具备改造自然的能力与意识⑵凿石为洞、伐木为棚----铁器、石器时代，人有具备简单利用和改造自然的能力与意识⑶筑土、垒石------前2000年，能够利用自然材料⑷砖、瓦、石灰、木材----秦、汉封建时代，长城为代表⑸钢材、水泥、砼----十八、十九世纪资本主义社会化大生产，对于大空间、大跨度的生产需求产生⑹钢结构，预砼结构——二十世纪以来，高层建筑的需求例：【砌筑的发展】①垒石（单种材料不易连接）→②粘土泥浆（增强粘接性能）→③泥桨加稻草（防止过大面积产生裂缝）→④砌块加石灰（块材规则，粘接变形小）→⑤石灰加砂（粘接强度提高）→水泥砂浆、混合砂浆（化合反应，粘结能力好）。2、水利工程：夏禹——疏通汇河，兴修沟渠春秋——水库（前600年）战国——凿渠灌溉（西门豹治邺，前400年）秦——都江堰排灌水利工程（李冰父子，）前300年隋——大运河（苏伊士、巴拿马）现代——水利工程与发电有机结合（三峡工程，小浪屿、葛州坝）3、桥梁工程：⑴木梁桥（原始社会狩猎，跨越壕沟）⑵石板桥：跨度受限⑶石拱桥：受力合理。赵州桥（李春、隋590年）早欧1000年⑷伸臂桥：正负弯矩平衡。⑸索桥：竹索→铁索→钢索，构件简捷，受力合理。4、道路：战国：驿道（专用道）秦：人车分流公路：土→碎石→水泥→砼沥青高速公路：宽度、平整、设施铁路：八纵八横近十万公里、青藏铁路3三、土木工程发展现状1、世界现状：最高建筑——马来西亚·石油双塔楼452m最大跨悬索桥——日·明石海峡桥1990m最大跨斜拉桥——日·多多拉桥890m最高预应力塔——加拿大·多伦多电视塔549m2、我国水平：最高建筑——上海金茂大厦420、5m最大跨悬索桥——江阴大桥1385m最大跨斜拉桥——上海杨浦斜拉桥602m最大跨拱桥——新丹河桥146m最高预应力塔——上海车方明珠468m四、土木工程中的各个阶段—工程必经阶段我国基本建设工程经历主要阶段：⑴可研阶段：可行性——选址——规划⑵设计阶段：初步设计——扩初设计（技术）——施工图设计（P8）⑶招投标阶段：选择合适的设计、施工单位⑷施工阶段：实现工程实体的过程。⑸竣工及验收阶段使用阶段时间持久，因此应满足要求：①年限②使用安全：锈蚀、风化【豆腐渣工程】指设计不符合要求，甚至错误或材料不合格及及质量低劣，存在隐患的土建工程，在房屋建筑和桥梁等各类工程中由于种种原因曾出现过少量的这种情况，但是危害极大。例：广东顺德市民居倒塌、重庆綦江彩虹桥事故，本课程后面有章节专门研究。五、土木工程中的灾害及防灾（P11）⑴地震灾害：能量释放＋次生灾害措施：①地震预报②抗震控制设计⑵水旱灾灾害：洪水、缺水措施：①筑堤防护②凿渠（人工河）⑶风灾（台风）灾害：①直接使建筑遭受破坏②暴雨造成洪灾、海啸4措施：①设计中考虑风荷载②防止柔性结构发生共振⑷火灾灾害：木、钢、钢砼各类结构措施：①材料选用②防火涂料③足够水压灭火⑸污染灾害：水、大气、毒气（氡、甲醛、苯系物、氨）、噪声、光（室外、室内视环境污染、局部视环境污染）、热污染等。措施：①生态护林②防沙治沙③人的因素⑹交通事故原因：①道路建设不合理②车辆增加③水土保持措施：①加强宣传②改善道路建设⑺地质灾害通灾害：①滑坡⑵断裂③泥石流措施：①避免在不利地带建设②加强监控预测⑻意外灾害灾害：①爆炸⑵山洪爆发③采矿坍陷措施：①预防②监测六、本课程研究对象及学习方法1、本课程介绍内容：工程材料工程力学工程结构基础工程抗震工程施工技术工程经济项目管理国防工程承包房地产及物业管理土地使用，房地产开发，物理管理2、本课程学习方法：理论联系实际，为今后学习打基础复习与作业：土木工程基本建设豆腐渣工程试述土木工程概念及其发展阶段讨论：如何进行本门课程的学习？5第二章工程材料一、教学目的和要求1、教学目的：通过本章学习使学生对土木工程材料的各类性能指标及要求有一个全面的了解，并能了解当前常用材料的主要特性及应用。2、教学要求：（1）了解土木工程材材料的基本物理、力学、热工及与水有关的性质指标；（2）熟悉当前常用木材、钢材、石材、砖和砌块及其它建筑材料（保温材料、防水材料、装饰材料等）的性质及适用性。（3）掌握当前工程中应用最普遍的材料--混凝土组成及性质、钢筋砼及预应力钢筋砼的性质。二、教学重点、难点本章重点是各类材料的基本物理和力学特性；土木工程常用建材种类及适用情况。难点是混凝土及钢筋混凝土的性质及应用。三、授课学时6学时本章主要内容有：材料的基本物理、力学、热工及与水有关的性质；建筑用木材、钢材、石材、砖和砌块及其它建筑材料；混凝土组成及性质、钢筋砼及预应力钢筋砼的性质等。共包括两节：第一节材料的基本性质第二节常用建筑材料引：材料分类：化学成分：⑴有机材料，如：水、石油、沥青⑵有机材料，如：金属、石材产出方式：⑴天然材料，如：砂、石⑵产品材料，如：钢筋、油毡第一节材料的基本性质6一、物理性质1、密度和容重⑴密度：绝对密实状态下，单位体积的重量。γ=G/V⑵容重：自然状态下，单位体积的重量。γ0=G/V0玻璃、钢材γ、γ0非常接近，而砖、石类常γ0以出现。【堆积容重】散料类。2、密实度与孔隙率⑴密实度：固体物质实体积占总体积比。d=V/V0=γ0/γ⑵孔隙率：孔隙体积占总体积比。P=(V0–V)/V0=1-d二、力学性质1、强度：力作用下，抵抗变形与破坏的能力。f=P/A常用的材料强度：拉、压、弯、剪、扭强度。2、弹性与塑性：外力作用下变形，外力除去是否回复原状的性质。3、韧性与脆性：冲击振动，承受较大变形不破坏为韧性材料；外力作用一定程度后，无明显变形突然破坏的为脆性材料。常用测定指标：材料的疲劳强度，对于吊车梁等的重要指标。常用韧性材料：钢材等。常用脆性材料：砖、石、混凝土等。4、硬度与耐磨性⑴硬度：抵抗刻划或压入的能力。（金刚石）⑵耐磨性：抵抗磨损的能力。（水磨石）三、与水有关的性质⒈亲水性与憎水性：与水相接触，接触面夹角﹤90°为亲水性物质；反之为憎水性物质。物质是否吸水的性质。原因：内聚力、水与材料吸引力二者之间大小的关系。⒉吸水性与吸湿性⑴吸水性：水中吸水能力，指标为吸水率为。应用：施工中砖的润湿。⑵吸湿性：潮湿空气中吸水的能力，指标为含水率。应用：木结构受潮变形的预防。7⒊耐水性：长期饱合水作用下，不破坏且强度不降低的性质，指标为软化系数。即：K软=fc饱/fc干应用：基础、地下室材料的选用。⒋抗渗性：水的压力下，材料抵抗水透过本体的性质，指标为抗渗标号。应用：地下室墙体材料的选用。⒌抗冻性：水饱合状态下，材料经多次冻融循环不破坏且强度不降低的性质，指标为抗渗标号。应用：有地下水且结冰地区基础材料的选用。四、热工性能⒈热容性：温度变化时，吸收、放出热量的能力，指标为热容量。热容量:Q=mc(t2-t1)⒉热变形性：温度变化时，几何尺寸变化的大小，指标为线膨胀系数。线膨胀系数:a=ΔL/L(t2-t1)⒊导热性：有温差时，高温侧向低温侧传递能力，指标为导热系数。导热系数:λ=Qh/(t2-t1)FZ其中h为材料厚度F为接触面积Z为接触时间应用：外墙、屋面等处保温。第二节常用建筑材料一、建筑木材⒈分类⑴按树种：①针叶（松、柏、杉）--软，大材，可做受力构件②阔叶（榉、曲柳）--硬，易变形，可做装修材料⑵按加工材料：①圆料——可做桩、屋架②方料——分大料、条料、板料，可做柱、梁、板等构件⒉性质：⑴含水、吸水量大，易变形⑵强度度向不均⑶易腐蚀8⒊连接方式：⑴销结合——钉、螺栓⑵榫结合⑶键结合⑷胶结合二、建筑石材⒈分类：⑴按尺寸：①料石②毛石⑵按容重：①轻岩（﹤18KN/m3）,如：珍珠岩、火山灰质岩②重岩（≥18KN/m3），如：花岗岩、大理石⑶按成因：①火成岩（花岗岩）②水成岩（石灰岩）③变质岩（大理石）⒉性能：⑴抗压强度高，以MU表示，MU20，30，100。⑵抗冻性好，D10—50。⑶耐水性好三、砖与砌块㈠粘土实心砖（红砖、青砖）⒈制作及优点：⑴承压好⑵经济⑶工艺成熟缺点：⑴自重大⑵毁田⒉性能：⑴尺寸：240×115×53⑵容重：18-20KN/m3⑶强度：抗压高，以MU表示，MU5，7.5,10。⑷吸水率较大：15%以上⑸抗冻性差D10以下㈡粘土空心砖⒈优点：⑴容重小，10-14KN/m3⑵导热小缺点：工艺不成熟⒉常用种类⑴承重（d≤25%）,当前有KM1(190×190×90)、KP1(240×115×90)KP2(240×180×115)等种类。⑵非承重（d＞25%）,当前常用：290×290×150㈢砌块9⒈优点：⑴容重小，6-10KN/m3⑵导热小⒉目前常用：①陶粒砌块②混凝土空心砌块③加气混凝土轻质砌块四、胶凝材料⒈概念：和水成浆后能硬化成为坚实整体的矿物质粉状材料。⒉常用：⑴气硬性：石灰（CaCO3）、石膏（CaSO4）、菱苦土（MgO）⑵水硬性：水泥五、建筑砂浆（克服仅有胶凝材料时强度低、变形大、造价高的缺点）⒈组成：胶凝材料＋细骨料＋水⒉分类：⑴按用途①砌筑砂浆②抹灰砂浆⑵按组成：①水泥砂浆：胶凝材料为水泥---地下、60墙等处②石灰砂浆：胶凝材料为石灰---抹面③混合砂浆：胶凝材料为水泥、石灰等多种---砌筑⑶性能：①容重:20KN/m3（掺入矿渣轻砂浆）②强度:M2.5-M10③粘结力:指标为稠度，与基材料糙、润湿、清洁、养护等有关。④流动性：指标为沉入度，与块料吸水性、受力、施工条件相关。六、混凝土⒈组成：由粗骨料、细骨料、胶凝材料和水，经一定时间硬化而成的人工石材。作用原理：互补空隙⒉性能：⑴抗压好⑵耐久性好⑶大小形状可控⑷抗拉差⑸容重大（25kN/m3）⒊常用种类⑴普通混凝土结构⑵轻砼（〈18kN/m3〉：①轻骨料砼②加气砼⑶重砼：如防辐射砼⑷特种砼：耐酸、碱砼、低热砼、高强砼等七、建筑钢材⒈分类：⑴按化学成分①碳素钢②合金钢⑵按冶炼方法①平炉②转炉③电炉⑶按加工方法①热加工：热轧、热处理10②冷加工：冷拉、冷轧扭、冷轧带肋⒉性质①抗拉强度大②塑性好③防火性差④耐久性差（锈蚀）⒊常用种类⑴钢筋（Ⅰ～Ⅳ级）----钢筋砼结构⑵钢绞线、钢丝---钢结构⑶型钢（I、H、L、○）---型钢砼结构⒋连接⑴钢筋：搭接、焊接、机械连接⑵型钢：栓接、焊接、铆接八、钢筋砼和预应力钢筋砼㈠钢筋砼⒈受力原理与可行性：⑴受力互补（钢筋抗拉性好，砼抗压性好）⑵良好的可塑性（人工控制形状）⑶热变形性接近（线膨胀系数接近）⒉布筋方式及原理⑴板（受弯构件）—主筋，分布筋（作用：固定位置、受力均匀、减小温度变形、防收缩等）⑵梁（受弯构件）—①主筋②箍筋③弯起筋④架立筋⑶柱（受压构件）--①主筋②箍筋（二）预应钢筋砼㈡预应力钢筋砼⒈原理：砼抗拉差，对其预加应力提高构件抗拉能力2．常用施工方法：⑴先张法