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《土木工程概论》课程教案第一章土木工程概论土木工程的内涵土木工程的定义：土木工程需要解决的问题•人类生存的需要（空间、通道、环境等）目的•抵抗自然灾害、人为破坏存在原因•充分发挥材料的作用物质基础•土木工程施工与组织管理最终归宿土木工程具有四个基本属性•社会性随社会不同历史时期的科学技术和管理水平而发展•综合性综合应用多种工程技术，进行勘测、设计和施工的成果•实践性影响因素多、复杂，对实践依赖性强•技术、经济和艺术的统一性。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。土木工程直接与人们的衣、食、住、行密切相关，是一门古老的学科，但是它伴随着其他相关领域学科的发展、经济建设和社会进步的需要不断深化，不断拓展。•建国以来的基本建设实践告诉我们，违反建设程序，疏于管理，工程就会出乱子，甚至会带来不可挽回的重大损失。土木工程建设的复杂性和特殊性，更要求我们建立和完善的建设法规，严格按基本建设程序办事，科学统筹，严格管理，在国家宏观调控的前提下，形成市场化运作为主的机制。建设程序•建设程序是指建设项目从设想、选择、评估、决策、设计、施工到竣工验收，投入生产的整个建设过程中，各项工作必须遵守的先后次序的法则。这个法则是人们在认识客观规律的基础上指定出来的，是建设项目科学决策和顺利进行的重要保证。•建设项目的组成：建设项目、工程项目、单位工程、分部工程、分项工程；建设程序步骤建设程序基本内容•（1）项目建议书阶段项目建议书是要求建设某一具体项目的建议文件，是基本建设程序中最初阶段的工作，是投资决策前对拟建项目的轮廓设想。其主要作用是为了推荐一个拟进行建设的项目的初步说明，论述它的必要性，条件的可行性和获利的可能性、供基本建设管理部门确定是否进行下一步工作。•项目建议书的内容：a.建设项目提出的必要性和依据；b.产品方案、市场前景、拟建规模和建设地点的初步设想；c.资源情况、建设条件、协作关系等的分析；d.投资估算和资金筹措设想；e.项目经济效益和社会效益的估计。•（2）可行性研究项目建议书一经批准后，可以进行详细的可行性研究工作，包括：①项目建设规划、②产品方案、市场预测和确定的依据；③技术工艺、主要设备、建设标准；④资源、原材料、燃料供应、动力、运输、供水等协作配合条件；⑤建设地点、厂区布置方案、占地面积；⑥项目设计方案，协作配套工程；⑦环保、防震等要求；⑧劳动定员和人员培训；⑨建设工期和实施进度；⑩投资估算和资金筹措方式；经济效益和社会效益。•（3）设计工作阶段按照批准的可行性研究报告内容和要求，项目法人单位通过招标投标择优选择设计单位后，进行设计、编制设计文件。根据建设项目的不同情况，设计过程一般划分两个阶段，即初步设计和施工图设计，重大项目和技术复杂项目，可根据不同行业的特点和需要，增加技术设计阶段。•（4）建设准备阶段建设准备，指项目在开工之前要切实做好的各项准备工作。主要工作内容包括：①征地、拆迁和场地平整；②完成施工用水、电、路等工程；③组织设备、材料订货；④准备必要的施工图纸；⑤组织施工招投标，择优选定施工单位。•（5）建设实施阶段①新开工建设时间②年度基本建设投资额③生产准备•（6）投产验收阶段竣工验收是工程建设过程的最后一环，是全面考核基本建设成果、检验设计和工程质量的重要步骤。也是基本建设转入生产或使用的标志。通过竣工验收，一是检验设计和工程质量，保证项目投设计要求的技术经济指标正常生产；二是有关部门和单位可以总结经验教训；三是建设单位对经验收合格的项目可以及时移交固定资产，使其由基建系统转入生产系统或投入使用。①竣工验收的范围和标准②申报竣工验收的准备工作③竣工验收的程序和组织•“豆腐渣”工程：指设计不符合要求，甚至错误或材料不合格以及质量低劣，存在隐患的土建工程。•1976年我国唐山发生里氏7.8级的强烈地震，导致24万人遇难。一、灾害的原因灾害有由于自然原因和社会原因所引起。二、地震及地震预报1、一般情况2、抗震控制设计三、其他灾害1、关于风灾2、关于火灾3、关于水灾、旱灾4、关于污染5、交通事故•主要原则与基本思想•1.可持续发展的三个原则:公平性原则,持续性原则,共同性原则•2.公平性原则的三层含义:•1)代内公平,即本代人之间的公平;•2)代际公平,即几代人之间的公平;•3)公平分配有限的资源（3）淡水受到威胁。在发展中国家，80%－90%的疾病和1/3以上死亡者的死因都与受细菌感染或受化学污染的水有关。现在，每天有2.5万名男人和妇孺死于通过水传染的疾病。（4）气候变化和能源浪费温室效应严重威胁着整个人类。据2500名有代表性的专家预计，海平面将升高。气温的升高也将对农业和生态系统带来严重的影响。（5）森林面积减少。在过去数百年里，温带地区国家失去了大部分森林。最近几十年以来，热带地区国家森林面积减少的情况也十分严重。按照目前这种森林面积减少的速度，40年以后，一些东南亚国家就难见森林了。（6）生物品种减少。由于城市化、农业发展、森林减少和环境污染，生物存在的自然区域变得越来越小了，这就导致了数以千计的物种的绝迹。（7）化学污染。工业带来的数百万种化合物存在于空气、土壤、水、植物、动物和人体中。即使作为地球上最后的大型天然生态系统的冰盖也受到了污染。（8）混乱的城市化。人口的爆炸和农业土地的恶化、贫穷，促使第三世界数以百万计的农民离开农村，聚集于大城市的贫民窟里。大城市里的生活条件将进一步恶化。（9）海洋的过度开发和沿海地带的污染（10）极地臭氧层空洞•西气东输管道工程举国关注的西气东输管道工程，目前正在新疆与上海之间加紧筹建。一条直径为１１１８毫米的大口径天然气管道，将从新疆塔里木的轮南油气田起步，直通南京、上海，成为横贯中国的能源大动脉。３年后，中国能源消费将步入清洁高效的天然气时代。•这个计划总投资１４６３亿元人民币、长达４１６７多公里的大工程，将为新疆加快发展石油天然气工业提供了重大机遇。从目前勘探的情况来看，西部地区蕴藏着２２．４万亿立方米天然气资源，每年向长江三角洲和沿线地区输气１２０亿立方米，稳定供气３０年是有把握的。我国中西部地区天然气资源量约占全国资源总量的６０％。•黄河告急，淮河告急，整个华北告急！要从根本上解决北京乃至华北的水资源短缺，跨流域调水已刻不容缓。经过４４年的酝酿，中国政府在¡°十五¡±计划中郑重宣布，跨世纪的南水北调工程不日开工，预计到２０１０年，北京人将喝上长江水。•南水北调工程总体格局已被正式确定为东、中、西３条线路。目前东、中线工程实施方案基本敲定。南水北调工程投资预计将达到８００亿元左右，在今年底前完成前期准备工作，力争明年开工。南水北调实施后，年平均调引长江水３８０亿至４８０亿立方米。按目前价格水平，南水北调工程年均经济效益约６００亿至８００亿元。第二章工程材料2-1自然石、砖、瓦1.国外古埃及金字塔印度泰姬陵意大利比萨斜塔2.国内石窟、石塔、石桥以及宫殿建筑物的基座、柱、石栏杆等石材的应用范围1.装饰材料2.结构材料3.混凝土中的集料4.其它材料，如陶瓷、玻璃、石灰、水泥等烧结材料的原料第一节岩石的形成与分类岩石是由矿物的集合体。矿物是一定化学成分和一定结构特征的天然化合物或单质。土木工程材料中最常见的造岩矿物有石英(quartz)、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、菱镁矿、石膏(gypsum)等。•岩石的分类（根据生成条件，按地质分类法）(1)岩浆岩（又称火成岩）•①深成岩•②喷出岩•③火山岩(2)沉积岩（又称水成岩）•①机械沉积岩•②化学沉积岩•③生物沉积岩(3)变质岩变质岩是原生的火成岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成。原为深成岩的岩石，经过变质后，常因产生了片状构造而使性能变差。第二节石材的技术性能（1）密度和表观密度（2）吸水性（3）耐水性（4）抗冻性（5）抗风化能力（6）耐热性（7）导热性第三节建筑上常用岩石一、花岗岩二、砂岩三、石灰石（青石板）四、大理石五、其他岩石六、石材编号3-1花岗岩花岗岩属岩浆岩的深成岩。主要化学成分：SiO2,Al2O3,CaO,MgO等。特点：密度大、结构致密、抗压强度高，硬度大，耐磨性好，耐酸性好，化学稳定性好，不易风化，装饰性好，抗火性不好（因所含SiO2在一定高温时发生晶态转变，体积膨胀而开裂）。注意放射性和不防火性分类：镜面板材、细面板材和粗面板材。多用于室内外地面、墙面等的装饰。3-2砂岩砂岩是母岩碎屑被天然胶结物胶结而成，主要成分石英，有时也含少量长石、方解石、白云石及云母等，属于沉积岩。特点：与胶结物种类及胶结的密实程度有关，砂岩的胶结物和构造不同，其性能波动很大。注意分类应用分类：硅质砂岩、钙质砂岩、铁质砂岩和粘土质砂岩。山东省掖县产硅质砂岩质地较纯（俗称白玉石），常当作白色大理石用于雕刻装饰制品多用于室内外地面、墙面等的装饰。3-3石灰石及青石板多属于沉积岩。主要成分CaCO3，多不耐酸。毛面（自然劈裂面）和光面青石板。多用于室内外地面装饰。3-4大理石由石灰石或白云岩变质而成，属于变质岩。主要成分：CaO、MgO、SiO2等。特点：结构致密，容易加工，装饰性好，耐碱性好。但耐磨性和抗风化能力稍差。耐酸性差：大理石主要成分为碱质CaO，易被酸侵蚀，不宜作城市建筑的外部饰面材料。因空气中常含的SO2和水反应生成亚硫酸，继而变为的硫酸与CaCO3反应生成易溶于水的石膏，使表面失去光泽，变得粗糙多孔而降低建筑性能和装饰效果）。注意放射性。常用品种：云灰大理石、白色大理石、彩色大理石。应用：多用于室内墙面、服务台、柱面等，不好用于人多的地面。第四节石材的加工类型及选用1、毛石：在采石场爆破后直接得到的形状不规则的石块。2、料石及荒料：料石：经人工略加凿琢而成的较规则的六面体石块。毛料石、粗料石、半细料石、细料石。荒料：具有直角六面体形状，用于加工制成建筑装饰用的块材。大料、中料、小料。3、板材：用致密岩石凿平或锯解而成的厚度不大的石板。粗面板材、细面板材、亚光板材、镜面板材。4、其他类型：石板、方石、条石、碎石等4-2石材的选用原则一、适用性二、经济性：就地取材、成本核算三、安全性：有益身体健康和生命安全。四、多功能埃及金字塔1金字塔是梯形分层的，因此又称作层级金字塔。它是古埃及法老的陵墓。。同时，角锥体金字塔形式又表示对太阳神的崇拜。金字塔象征的就是刺破青天的太阳光芒。因为，当你站在通往基泽的路上，在金字塔棱线的角度上向西方看去，可以看到金字塔象撒向大地的太阳光芒。《金字塔铭文》中有这样的话：“天空把自己的光芒伸向你，以便你可以去到天上，犹如拉的眼睛一样”。后来埃及人对方尖碑的崇拜也有这样意义，因为方尖碑也表示太阳的光芒。埃及金字塔2金字塔是一种高大的角锥体建筑物，底座四方形，每个侧面是文字三角形，样子就像汉字的“金”字，所以我们叫它“金字塔”。是埃及历史上的石质陵墓。令人吃惊的是，这些石块之间没有任何粘着物，而是一块石头直接叠在另一块石头上，完全靠石头自身的重量堆砌在一起的，表面接缝处严密精确，连一个薄刀片都插不进去。印度泰姬陵印度这座世界七大建筑奇迹背后其实有一段哀怨缠绵的历史，了解它的历史的背景，确能增加观赏泰姬陵的趣味。一个叫沙贾汗的皇帝为纪念英年早逝的爱妃泰姬·玛哈尔，在一个底座上而建。他用宝石镶饰陵寝，图案之细致令人叫绝。的前面是一条清澄水道，水道两旁种植有果树和柏树，分别象征生命和死亡。泰姬陵代表了莫卧儿王朝建筑成就的高峰。泰姬陵基本上由大理石建成，毫无瑕庇，月光之下尤给人一种恍若仙境的感觉。她