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1土木工程概论主讲人：李果（博士副教授）＿＿中国矿业大学力建学院建筑工程系学时/学分：32/2＿＿＿＿E–mail：guolicumt2004@126.comCellphone:15150030916＿＿＿中国矿业大学建筑工程学院2前言学习意义学习方法–理论与实践相结合–开拓视野，扩大知识面和阅读面课程考核：–成绩按课程论文成绩和平时成绩综合评定，其中论文成绩占70%，平时成绩占30%。答疑：–结构实验室三北五（文昌校区）。中国矿业大学建筑工程学院3《土木工程概论》课程论文要求论文相关内容–围绕感兴趣的土木工程领域的一个问题，发表一个观点，阐述一下理由，得出一个结论。课程论文要求：–在上述要求的范围内，广泛搜集资料，在此基础上就某一问题进行思考，对这一问题产生的原因和可能的解决途径提出自己的看法和合理的建议；–按正式出版科技论文的格式，包括：题目、姓名班级学号、摘要、关键词、正文、参考文献等内容；–字数要求3000字左右，不少于2500字。提交–课程结束后2周交上来。中国矿业大学建筑工程学院4评价标准：–优秀（85以上）：论文内容新颖，数据翔实，有自己的观点且观点正确，结论合理；阅读广泛，具体参考文献数目大于10篇（最好能有外文参考文献）；语言通顺，文理清晰；字数在3500以上；–良好（75-85）：论文内容新颖，数据翔实，有自己的一定观点；阅读广泛，具体参考文献数目大于8篇；语言通顺，文理清晰；字数在3000以上；–中等（65-75）：论文内容较新颖，数据较翔实；阅读广泛，具体参考文献数目大于6篇；语言通顺，文理清晰；字数在3000以上；–及格（60-65）：论文内容一般；阅读较广泛，具体参考文献数目大于4篇；语言基本通顺，文理基本清晰；字数在2500以上；–不及格（60以下）：论文内容空洞；阅读面较窄；语言晦涩，文字潦草；字数在2500以下；中国矿业大学建筑工程学院5课外阅读书目刘伯权主编.土木工程概论.北京:科学出版社,2009贾正甫李章政主编.土木工程概论.四川大学出版社,2006.9陈守兰主编.土木工程施工技术.北京:科学出版社,2010柯昌君,马可栓主编.土木工程材料.北京:科学出版社,2010金伟良赵羽习著.混凝土结构耐久性.北京科学出版社,2002.9.《建筑施工》、《工业建筑》、《建筑技术》、《建筑结构》、《建筑师》、《建筑结构学报》、《土木工程学报》、《建筑经济》、《建设监理》及各大学学报等期刊。中国矿业大学建筑工程学院6目录第一章综述第二章工程材料第三章土木工程的基本结构形式第四章土木工程与工程结构第五章土木工程荷载第六章基础工程第七章结构的使用性和耐久性第八章数学和力学与土木工程第九章抗震结构工程第十章工程事故和工程加固以及房屋增层中国矿业大学建筑工程学院7目录第十一章建筑施工第十二章工程与经济第十三章施工管理第十四章国际工程承包第十五章建设监理第十六章房地产业与物业管理第十七章计算机在土木工程中的应用第十八章土木工程的未来第十九章土木工程专业介绍中国矿业大学建筑工程学院8第1章绪论§1土木工程基本概念§2土木工程发展历史§3土木工程的重要性及建设与使用§4几个与土木工程相关的重大问题§5土木工程伟大的战略部署§6土木工程的未来中国矿业大学建筑工程学院9§1土木工程基本概念一定义–1.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，即建设在地上、地下、水中的各类工程设施；也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术活动。–2土木工程．英语为”CivilEngineering”，直译是民用工程。–3英语的民用工程”CivilEngineering”，怎么会译成土木工程呢?中国矿业大学建筑工程学院10二分类1.地上：房屋建筑工程，道路工程，铁路工程，桥梁工程，给排水工程，机场工程2.地下：隧道工程，矿山工程，陵墓3.水中：水利工程（运河、大坝、水库等），港口工程，海洋工程。房屋建筑水利工程道路工程中国矿业大学建筑工程学院11三、应用范围土木工程的范围:非常广泛，与人们的衣、食、住、行和各种工业生产息息相关。土木工程专业学习的核心内容：各种土木工程设施的规划、勘测、设计、施工、管理和维修。中国矿业大学建筑工程学院12四、土木工程的基本属性1.社会性：–（1）任何个人和社会团体都离不开它；–（2）随不同的社会历史时期的科学技术和管理水平而发展；2.综合性：–多学科、多工种、多种技术和材料的综合；3.实践性：–经验的重要性、对实践的依赖性。中国矿业大学建筑工程学院13§2土木工程发展历史一古代土木工程二近代土木工程三现代土木工程中国矿业大学建筑工程学院141.时间跨度-旧石器时代（公元前5000年起）-17世纪中叶，没有设计理论，靠经验，材料自然，工具简单2.古代土木工程几种典型的结构形式-砖、石、木。3.中西古建筑之特点：中国多以木构架加砖墙为主，而西方大多是砖石结构。原因是什么？4.代表性工程介绍(建筑)应县木塔，佛光寺祖师塔(水利)都江堰水利工程一古代土木工程中国矿业大学建筑工程学院15古代土木工程-山西应县木塔应县木塔位于山西省应县西街北侧，建于公元1056年，因塔身全部用木质构成，俗称木塔。塔为楼阁式，用优质松木建成，高66米，底层直径30米，平面呈八角形。塔刹高10米，结构设计精巧，具有抗震、防灾、防火和防雷能力，保存至今已近千年，国内外现存最古老最高大的木结构塔式建筑。中国矿业大学建筑工程学院16古代土木工程-山西佛光寺祖师塔在山西省五台县五台山的佛光寺内。祖师塔建于北魏孝文帝时期（公元471-499年），是创建佛光寺的初祖禅师的墓塔，塔身用青砖砌成,高约八米,呈六角平面，砖结构。中国矿业大学建筑工程学院17古代土木工程-万里长城始建于2000多年前的春秋战国时期，最初用粘土和乱石建造，秦朝统一中国之后联成万里长城。汉、明两代又曾大规模修筑，世界奇迹。长城是为了防备北方游牧民族的工事。两道平行的城墙，中间用土填满、夯实。主要用砖石砌筑中国矿业大学建筑工程学院18古代土木工程-埃及金字塔金字塔是古埃及的国王法老的陵墓。其中，胡夫的金字塔规模最大，建筑技巧高超。塔身的石块之间，没有任何水泥之类的粘着物，而是一块石头叠在另一块石头上。每块石头都磨得很平，至今已历时数千年，人们也很难用一把锋利的刀刃插入石块之间的缝隙，所以能历数千年而不倒，这不能不说是建筑史上的奇迹。巨石结构中国矿业大学建筑工程学院19古代土木工程-都江堰水利工程中国矿业大学建筑工程学院20古代土木工程-都江堰水利工程公元前256~公元前251年，秦国蜀郡太守李冰父子率众修建；世界上最长的无坝引水枢纽；由鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三部分组成。鱼嘴起分流和减灾作用，将岷江分为内外江；飞沙堰起泄洪、排砂作用；宝瓶口起分流和灌溉作用。鱼嘴，利用装满卵石的竹笼堆放在江心形成的狭长小岛，形似鱼嘴，江水流经鱼嘴，便被分为内外江。飞沙堰的设计利用了“回旋流”理论，溢洪道前修有弯道，江水溢洪流经这里会形成环流，从而将泥沙携裹带入外江，这样就不会淤塞内江和宝瓶口水道。宝瓶口，宽13.3m、宽26.6m、高53.3m，在玉垒山凿出的山口，形似瓶口。中国矿业大学建筑工程学院21古代土木工程-京杭大运河我国的京杭大运河北起北京，南到杭州，流经冀、鲁、苏、浙四省，沟通海、河、淮、长江、钱塘江五大水系,全长1,794千米，是世界最长的人工河。长度居世界第三的苏伊士运河，只有它的1／10。这段运河开凿至今已有2400多年历史了。是我国历史上可与万里长城媲美的伟大工程。中国矿业大学建筑工程学院22古代土木工程-赵州桥河北省赵县，是世界桥梁史上第一座单孔弧形石拱桥，距今已有1400年的历史。赵州桥全长64米。通体为巨大花岗岩石块组成，28道独立石拱纵向并列砌筑组成单孔孤形。桥大拱两端之肩上又各设两个小拱，这些敞开的小拱减轻桥身重量的同时，又起到了减少流水冲力、加速畅洪的作用，设计可谓非常科学合理。世界第12个土木工程里程碑（1991，ASCE）单孔弧形石拱桥中国矿业大学建筑工程学院23二近代土木工程1.近代土木工程的时间跨度：17世纪中叶－第二次世界大战前后。2.这一时期土木工程的特点：有力学和结构理论作为土木工程的设计指导；砖、瓦、石、木等建筑材料得到广泛应用；混凝土和钢筋混凝土、钢材、预应力混凝土得到发展；施工技术、施工机械、施工规模进步很快，施工速度加快。3.推动土木工程的发展具有重大意义的几件大事：中国矿业大学建筑工程学院24近代土木工程-大事记1《关于两门新科学的对话》的发表（公元1638年）–意大利物理学家和天文学家伽利略在公元1638年发表了《关于两门新科学的对话》，论述了建筑材料的力学性质和梁的强度，首次用公式表达了梁的设计理论。2力学三大定律（公元1687年）–英国科学家牛顿在公元1687年总结出了力学三大定律，为土木工程的力学分析奠定了基础。3《曲线的变分法》（公元1744年）–瑞士数学家欧拉于公元1744年出版了《曲线的变分法》，建立了柱的压屈理论，得到柱的临界应力公式，为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。4波兰特水泥的出现（公元1824年）–英国人阿斯普丁取得了“波兰特”水泥的专利权，1850年开始生产。中国矿业大学建筑工程学院25近代土木工程-大事记5《许用应力分析法》（公元1825年）–法国科学家纳维建立了土木工程结构设计的《许用应力分析法》，19世纪末，里特尔等人又提出了《极限平衡分析》的概念，他们都为土木工程结构理论打下了基础。6转炉炼钢法（公元1859年）–贝塞麦转炉炼钢法出现，使得钢材大量应用于土木工程之中，促进了土木工程的发展。7钢筋混凝土（公元1867年）–法国人莫尼埃发明了钢筋混凝土，钢筋混凝土开始应用于土木工程中。8钢筋混凝土楼板和预应力混凝土楼板的出现–公元1886年，美国人杰克逊应用钢筋砼制作楼板并应用预应力混凝土制作配件。中国矿业大学建筑工程学院26近代土木工程经典案例1美国10层保险公司大楼公元1883年-1883年，美国芝加哥建成了世界上第一个用钢铁框架作为承重结构的保险公司大楼，是真正意义上的钢结构，被誉为现代高层建筑的开端。是世界上第一幢按现代钢框架结构原理建造的高层建筑，共10层，高55米，开摩天大楼建造之先河。中国矿业大学建筑工程学院27近代土木工程经典案例2法国埃菲尔铁塔公元1889年，法国工程师古斯塔夫·埃菲尔完成了他的惊世之作—埃菲尔铁塔。它是巴黎展览会的标志性建筑。镂空结构铁塔，高300米，天线高24米，总高324米。分为3楼，其中1、2楼设有餐厅，第3楼建有观景台。从塔座到塔顶共有1711级阶梯，共用去钢铁7000吨，12000个金属部件，259万只铆钉。中国矿业大学建筑工程学院28近代土木工程经典案例3铁路工程的兴起–公元1825年英国人斯蒂芬森在英格兰北部斯托克顿和达灵顿之间修筑了世界上第一条长21km的铁路。4苏伊士运河和巴拿马运河的开凿（1869，1914）–公元1859年-1869年，苏伊士运河开凿，将地中海和印度洋连接起来；–公元1881年-1914年，中美洲的巴拿马共和国凿通了巴拿马地峡，使从太平洋到大西洋间的航程缩短了1万余公里。中国矿业大学建筑工程学院29近代土木工程经典案例苏伊士运河位于埃及境内，扼欧、亚、非三洲交通要道，使大西洋、地中海与印度洋联结起来，大大缩短了东西方航程。苏伊士运河全长175公里，苏伊士运河从1859年开凿1869年峻工，属海平式水道。与绕道好望角相比，从欧洲大西洋沿岸到印度洋缩短5,500～8,009公里；从地中海各国到印度洋缩短8千～1万公里；是一条在国际航运中具有重要战略意义的水道。中国矿业大学建筑工程学院30巴拿马运河横穿巴拿马地峡，连接太平洋和大西洋，是重要的航运要道，被誉为世界七大工程奇迹之一和“世界桥梁”。属于水闸式运河。长度约为65千米，宽度152~304米。整个运