土木工程概论

兰州交通大学土木工程概论结课论文学院：机电工程学院专业：材料成型及其控制工程班级：成型1501姓名：王国锋学号：201505444日期：2016.12土木工程概论论文摘要：土木工程是个庞大的学科，但最主要的是建筑，建筑无论是在中国还是在国外，都有着悠久的历史，长期的发展历程。整个世界每天都在改变，而建筑也随科学的进步而发展。力学的发现，材料的更新，不断有更多的科学技术引入建筑中。以前只求一间有瓦盖顶的房屋，现在追求舒适，不同的思想，不同的科学，推动了土木工程的发展，使其更加完美。[关键词]：土木工程；建筑；材料；未来趋势。材料成型及控制工程专业作为机械系的一个方向，主要侧重于机械加工方面。近年来随着材料科学的发展，材料成型及控制已经远远超出机械加工范畴，逐渐形成一个完整体系。它括材料加工的基础理论知识，对材料成型的形状控制、组织结构控制、性能控制和生产过程控制，模具计算机设计及制造，材料成型计算机仿真与控制，以及新材料、新产品工艺的开发等等。可以说该专业是一个接口，一头联系着材料科学，一头联系着实际工业应用。土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，既指所应用的材料设备和所进行的勘测设计、施工保养等的技术果冻，也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中、直接或间接为人类生产、生活、军事、科学研究服务的各种建筑设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水及其防护工程。土木工程对人类发展起着重要作用。现代建筑追求高大，首先是对空间的需求。大城市土地面积与人口数目明显存在矛盾，为了解决这一矛盾，我们只能依赖于建筑高度的增加，以此扩大可活动区域面积，以化解这一矛盾。这样一来，对建筑结构、建筑材料、建筑施工、建筑设计都提出了严峻的挑战。土木工程是一种与人们的衣、食、住、行有着密切关系的工程。其中与“住”的关系是直接的。因为，要解决“住”的问题必须建造各种类型的建筑物。而解决“行、食衣”的问题既有直接的一面，也有间接的一面。要“行”，必须建造铁路、道路、桥梁；要“食”，必须打井取水、兴修水利、进行农田灌溉、城市供水排水等，这是直接关系。而间接关系则不论做什么，制造汽车、轮船也好，纺纱、织布、制衣也好，乃至生产钢铁、发射卫星、开展科学研究活动都离不开建造各种建筑物、构筑物和修建各种工程设施。土木工程作为一个重要的基础学科，有其重要的属性：综合性，社会性，实践性，统一性。土木工程为国民经济的发展和人民生活的改善提供了重要的物质技术基础，对众多产业的振兴发挥了促进作用，工程建设是形成固定资产的基本生产过程，因此，建筑业和房地产成为许多国家和地区的经济支柱之一。土木工程随着人类社会的进步而发展，至今已经演变成为大型综合性的学科，它已经出许多分支，如：建筑工程，铁路工程，道路工程，桥梁工程，特种工程结构，给水排水工程，港口工程，水利工程，环境工程等学科。土木工程作为一个重要的基础学科，有其重要的属性：综合性，社会性，实践性，统一性。土木工程为国民经济的发展和人民生活的改善提供了重要的物质技术基础，对众多产业的振兴发挥了促进作用，工程建设是形成固定资产的基本生产过程，因此，建筑业和房地产成为许多国家和地区的经济支柱之一。建筑工程就是兴建房屋规划，勘测，设计，施工的总称。目的是为人类的生产和生活提供场所。土木工程发展至今，每一次变革都与建筑材料、设计理论，施工技术的变革有一定关系，例如中国古今建筑的对比，没有明显的时限证明开始变革。但从历史发展可以知道，清朝末期，政府出资派遣大量留学生赴日本、美国、英国、加拿大都能国家之后，随着留学生的学成归来也把新的建筑形式带入中国本土。与中国传统建筑相比，西式建筑他更注重直线条的运用，建筑时尚，更加注重实用性和经济性。建筑形式的变革是一方面的挑战，另一方面，西方建筑材料的引入，如水泥，钢筋混凝土结构等，对中国建筑的近代发展起了很大影响。材料进程：人们在早期只能依靠泥土、木料及其他天然材料从事建造活动，后来出现了砖瓦这两种人工材料，是人类第一次冲破了天然建筑材料的祝福。中国早公元前十一世纪的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能。可以就地取材，又易于加工制作。砖和瓦的出现使人们开始广泛的、大量的修建房屋和城防工事。由此，土木工程技术得到飞速发展。钢材的大量使用是土木工程的第二次飞跃，十七世纪70年代开始使用生铁，十九世纪开始使用熟铁建造桥梁和房屋这是刚结构初现的前奏。随着冶炼技术的进步，抗拉、抗压强度高，延展性好、质量均匀的建筑钢材诞生，随后又出现钢丝、钢索，为土木工程的蓬勃发展奠定了良好的材料基础。十九世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构建容易成形，但混泥土的抗拉程度小，所以应用程度很小。十九世纪中叶以后，钢材的激增成为钢筋混凝土这一复合材料出现的充要条件。钢筋混凝土中，钢筋承担拉力，混泥土承担压力，各自优势得到发挥，被广泛应用于生产建筑中。三十年代以后，预应力混凝土问世。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力都大大高于钢筋混凝土结构，因而应用更广。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。混凝土给建筑物带来更经济、更没观的工程结构形式，促使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃。近现代土木工程在材料方面虽然大多数还是钢筋混凝土，但是在混凝土自身结构上有诸多改革，我这里不再赘述。目前，工程方面已经将钢材、玻璃等材料很好地应用到了建筑中，使得现代建筑在美观与使用两方面并驾齐驱。现代建筑材料在功能上要求颇高。例如隔热材料，保温材料等等。同时，为响应可持续发展的号召，绿色材料登上舞台。由于建筑自身结构的变迁，材料在形态、规格、用途各方面都有所变。现阶段混凝土最常用的有高强度混凝土（强度等级在C60以上）、高性能混凝土、纤维混凝土三个方面。材料的发展为现代建筑带来新的生机。就现阶段的发展情况来看，土木工程的发展不受限制。但随着发展速度的加快，工业建筑，军事工程的需求量逐渐增大，但城市面积有限，综合考虑交通运输等多个因素以及目前所面临的重大环境问题，土木工程的发展其实已经开始收到限制。与此同时，时代需要标志，建筑是很好的标签。所以，土木工程在未来的发展中方向必定会改变。建筑材料在建筑中也有着举足轻重的作用。建筑材料是随着人类社会生产力和科学技术的提高而逐步发展起来的。远古时代，人类的住、行采用的是石块和树木。公元前12～4世纪先后创制了瓦和砖，人类才有用人造材料做成的住房。17世纪有了生铁和熟铁以后，直到18世纪有了波特兰水泥，才使后来的钢筋混凝土工程得到蓬勃发展。如今各种高强度结构材料、新型装饰材料和防水材料的开发，则和20世纪中期以来高分子有机材料在土木工程中的广泛应用密切相关。在所有材料中，最为主要和最为大众的是钢材、混凝土、木材、砌体。近年来，采用两种材料的优点，将它们组合在一起，做成的组合结构得到很快发展。现在的建筑中，工程质量的优劣通常与所采用材料的优劣，性能及使用的合理与否有直接的联系，在满足相同技术指标和质量要求的前提下，选择不同的材料不同的使用方法，都对工程的造价有直接的影响在建筑过程中，建筑工程施工是和与建筑力学，建筑材料同样重要的一个环节。建筑施工是将设计者的思想，意图及构思转化为现实的过程，从古代的穴居巢处到现在的摩天大楼，从农村的乡间小道到城市的高架道路都需要通过“施工”的手段来实现。一个工程的施工包括许多工种工程，诸如土石方工程，深基坑支护工程，基础工程，钢筋混凝土结构工程，结构吊装工程，防水工程，装饰工程等，各个工种工程都有自己的规律，都需要根据不同的施工对象及施工环境条件采用相应的施工技术，在土建施工的同时，需要与有关的水电及其它设备组成一个整体，各工程之间合理的组织与协调，更好的发挥投资的效益。土木工程施工在发挥效益的同时，还要严格按照国家颁发的有关施工技术规范，从而进一步提高我国的施工水平，保证施工质量，降低工程成本。任何建筑无不修建在地球表面的地层上，建筑的重量最后都会传给地层，有地层来承受。支撑建筑的地层被统称为地基，建筑物在地面以下并将上部结构的自重与所承担的载荷传递到地基上的构件或部分构件称为基础。地基，基础和上部结构是建筑物的三个不可分割的部分。三者的功能不同，但在载荷的作用下，它们彼此相关，是共同作用的整体。地基可分为天然地基和人工地基，基础根据埋深分为深基础和浅基础。，基础和地基的质量是保证建筑物的安全和正常使用的关键所在，建筑物的地基在建筑物的载荷作用下既要保持整体的稳定性又要是地基产生的沉降在建筑物许可范围内，而地基本身应有足够的强度，刚度和耐久性，同时还要考虑修基础的方法和必要的挡土挡水及相关措施。[3]随着人们生活的水平的不断提高，人们对自己所处的建筑空间已经不仅仅单纯从数量上提出更高的要求，而且从质量上也提车了更高的要求，要求环境的美观，有一定的舒适度。这就需要对建筑进行必要的装修。如果说建筑主体工程构成了建筑的骨架，那么装饰后的建筑则成了有血有肉的有机体，最终以丰富的，完善的面貌出现在人们的面前，最佳的建筑应该充分体现各种装饰材料的有关特性，结合现有的施工技术，最有效的手法，来达到构思所要表达的效果。建筑装修要考虑建筑空间的使用要求，保护主体机构免受损害，给人以美的享受，满足消防疏散的要求，装饰材料和方案的合理性，施工技术和经济的可行性等。房屋建筑发展的同时，像房屋建筑一样影响着人们生活的道路，桥梁，隧道等也取得了长足的发展。总的来说土木工程是一门古老的学科，它已经取得了巨大的成就，未来的土木工程将在人们的生活中占据更重要的地位。地球环境的日益恶化，人口的不断增加，人们为了争取生存，为了争取更舒适的生存环境，必将更加重视土木工程。在不久的将来，一些重大项目将会陆续兴建，插入云霄的摩天大楼，横跨大洋的桥梁，更加方便的交通将不是梦想。科技的发展，以及地球不断恶化的环境必将促使土木工程向太空和海洋发展，为人类提供更广阔的生存空间。近年来，工程材料主要是钢筋，混凝土，木材和砖材，在未来，传统材料将得到改观，一些全新的更加适合建筑的材料将问世，尤其是化学合成材料将推动建筑走向更高点。同时，设计方法的精确化，设计工作的自动化，信息和智能化技术的全面引入，将会是人们有一个更加舒适的居住环境。一句话，理论的发展，新材料的出现，计算机的应用，高新技术的引入等都将使土木工程有一个新的飞跃。土木工程的未来发展趋势1工程项目向更高，更深，更快的方向发展由于人类生产生活的需求，或者因为商业聚集效应的需要，建筑工程项目会向更高更深的方向发展；为适应城市开发，水上通航，海上跨越的需要，桥梁的跨度越来越大，种类越来越多，正向着长距离，大跨度的径向发展；铁路，公路和隧道工程的快速发展，上海磁悬浮列车已提到日程。然而，此发展需要高新的科学技术，所以学科的交叉发展很重要。2工程材料向轻质、高强、多功能方面发展随着建筑要求的提高，工程材料所要承担的作用也有进一步的要求。21世纪在工程材料方面希望有较大突破。由于建筑向高层发展，底层的基础构建所承受的压力也就会越来越大，所以轻质高强的工程材料的出现就是人们所乐见的。目前的化学合成材料主要用于门窗、管材、装饰材料,今后的发展方向是向大面积围护材料及结构骨架材料发展。一些化工制品具有耐高温、保温隔声、耐磨耐压等优良性能,用于制造隔板等非承重功能构件很理想。3土木工程的可持续发展“中国是世界上人口最多的国家，向来大资源被13亿一除即变得微不足道，而一个小问题乘以13亿就成了大问题。”刘西拉教授此语切实道出了我国的困难之所在。我国的煤、石油、天然气、水、森林总量均居于世界前列，而人均占有量却全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染问题已经成为我国所面临的四大严酷问题。走可持续发展迫在眉睫。而土木工程，也必当立足长远，走出一条可持续发展之路。4防震抗风与减灾建筑结构的发展随着超高层、超大跨桥梁和大跨结构等大型复杂结构的兴建，结构设计呈