tumu gongcheng fazhan jianshi
土木工程发展简史
brief history of civil engineering development
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引言
古代土木工程
萌芽时期
形成时期
发达时期
近代土木工程
奠基时期
进步时期
成熟时期
现代土木工程
工程功能化
城市立体化
交通高速化
材料轻质高强化
施工过程工业化
理论研究精密化━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
引言
人类出现以来，为了满足住和行以及生产活动的需要，从构木为巢、掘土为穴的原始操作开始，到今天能建造摩天大厦、万米长桥,以至移山填海的宏伟工程,经历了漫长的发展过程。
土木工程的发展贯通古今，它同社会、经济，特别是与科学、技术的发展有密切联系。土木工程内涵丰富，而就其本身而言，则主要是围绕着材料、施工、理论三个方面的演变而不断发展的。为便于叙述，权且将土木工程发展史划为古代土木工程、近代土木工程和现代土木工程三个时代。以17世纪工程结构开始有定量分析，作为近代土木工程时代的开端；把第二次世界大战后科学技术的突飞猛进，作为现代土木工程时代的起点。
人类最初居无定所，利用天然掩蔽物作为居处，农业出现以后需要定居，出现了原始村落，土木工程开始了它的萌芽时期。随着古代文明的发展和社会进步，古代土木工程经历了它的形成时期和发达时期，不过因受到社会经济条件的制约，发展颇不平衡。古代的无数伟大工程建设，是灿烂古代文明的重要组成部分。古代土木工程最初完全采用天然材料，后来出现人工烧制的瓦和砖，这是土木工程发展史上的一件大事。古代的土木工程实践应用简单的工具，依靠手工劳动，并没有系统的理论，但通过经验的积累，逐步形成了指导工程实践的成规。
15世纪以后，近代自然科学的诞生和发展，是近代土木工程出现的先声，是它开始在理论上的奠基时期。17世纪中叶，伽利略开始对结构进行定量分析，被认为是土木工程进入近代的标志。从此土木工程成为有理论基础的独立的学科。18世纪下半叶开始的产业革命，使以蒸汽和电力为动力的机械先后进入了土木工程领域，施工工艺和工具都发生了变革。近代工业生产出新的工程材料──钢铁和水泥,土木工程发生了深刻的变化,使钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构相继在土木工程中广泛应用。第一次世界大战后，近代土木工程在理论和实践上都臻于成熟，可称为成熟时期。近代土木工程几百年的发展，在规模和速度上都
大大超过了古代。
第二次世界大战后，现代科学技术飞速发展，土木工程也进入了一个新时代。现代土木工程所经历的时间尽管只有几十年，但以计算机技术广泛应用为代表的现代科学技术的发展，使土木工程领域出现了崭新的面貌。现代土木工程的新特征是工程功能化、城市立体化和交通高速化等。土木工程在材料、施工、理论三个方面也出现了新趋势，即材料轻质高强化、施工过程工业化和理论研究精密化。
土木工程具有综合性、实践性、社会性等属性，牵涉面十分广阔，这个简史只是就发展的某些侧面作概略的描述。
古代土木工程
土木工程的古代时期是从新石器时代开始的。随着人类文明的进步和生产经验的积累，古代土木工程的发展大体上可分为萌芽时期、形成时期和发达时期。
萌芽时期大致在新石器时代，原始人为避风雨、防兽害，利用天然的掩蔽物，例如山洞和森林作为住处。当人们学会播种收获、驯养动物以后，天然的山洞和森林已不能满足需要，于是使用简单的木、石、骨制工具，伐木采石，以粘土、木材和石头等，模仿天然掩蔽物建造居住场所，开始了人类最早的土木工程活动。
初期建造的住所因地理、气候等自然条件的差异，仅有“窟穴”和“巢”两种类型。在北方气候寒冷干燥地区多为穴居，在山坡上挖造横穴，在平地则挖造袋穴。后来穴的面积逐渐扩大，深度逐渐减小。在中国黄河流域的仰韶文化遗址（约公元前5000～前3000年）中，遗存有浅穴和地面建筑，建筑平面有圆形、方形和多室联排的矩形。西安半坡村遗址（约公元前4800～前3600年）有很多圆形房屋，直径为5～6米,室内竖有木柱,以支顶上部屋顶，四周密排一圈小木柱，既起承托屋檐的结构作用,又是维护结构的龙骨；还有的是方形房屋,其承重方式完全依靠骨架，柱子纵横排列，这是木骨架的雏形。当时的柱脚均埋在土中，木杆件之间用绑扎结合，墙壁抹草泥，屋顶铺盖茅草或抹泥。在西伯利亚发现用兽骨、北方鹿角架起的半地穴式住所。
新石器时代已有了基础工程的萌芽，柱洞里填有碎陶片或鹅卵石，即是柱础石的雏形。洛阳王湾的仰韶文化遗址（约公元前4000～前3000年）中，有一座面积约200米的房屋，墙下挖有基槽，槽内填卵石，这是墙基的雏形。在尼罗河流域的埃及，新石器时代的住宅是用木材或卵石做成墙基，上面造木构架，以芦苇束编墙或土坯砌墙，用密排圆木或芦苇束做屋顶。
在地势低洼的河流湖泊附近，则从构木为巢发展为用树枝、树干搭成架空窝棚或地窝棚，以后又发展为栽桩架屋的干栏式建筑。中国浙江吴兴钱山漾遗址（约公元前3000年）,是在密桩上架木梁,上铺悬空的地板。西欧一些地方也出现过相似的做法，今瑞士境内保存着湖居人在湖中木桩上构筑的房屋。浙江余姚河姆渡新石器时代遗址（约公元前5000～前3300年）中,有跨距达5～6米、联排6～7间的房屋,底层架空（属于干栏式建筑形式），构件之结点主要是绑扎结合，但个别建筑已使用榫卯结合。在没有金属工具的条件下，用石制工具凿出各种榫卯是很困难的,这种榫卯结合的方法代代相传,延续到后世，为以木结构为主流的中国古建筑开创了先例。
随着氏族群体日益繁衍，人们聚居在一起，共同劳动和生活。从中国西安半坡村遗址还可看到有条不紊的聚落布局，在河东岸的台地上遗存有密集排列的40～50座住房，在其中心部分有一座规模相当大的（平面约为12.5×14米）房屋，可能是会堂。各房屋之间筑有夯土道路,居住区周围挖有深、宽各约5米的防范袭击的大壕沟，上面架有独木桥。（见彩图[半坡遗址，在陕西西安附近，距今6000余年前新石器时代的村落，有居民
住][房、制陶窑场、公共仓库、圈栏、窖穴、墓葬
等]）
这时期的土木工程还只是使用石斧、石刀、石锛、石凿等简单的工具，所用的材料都是取自当地的天然材料，如茅草、竹、芦苇、树枝、树皮和树叶、砾石、泥土等。掌握了伐木技术以后，就使用较大的树干做骨架；有了锻烧加工技术,就使用红烧土、白灰粉、土坯等,并逐渐懂得使用草筋泥、混合土等复合材料。人们开始使用简单的工具和天然材料建房、筑路、挖渠、造桥，土木工程完成了从无到有的萌芽阶段。
形成时期随着生产力的发展，农业、手工业开始分工。大约自公元前3千年，在材料方面,开始出现经过烧制加工的瓦和砖；在构造方面，形成木构架、石梁柱、券拱等结构体系；在工程内容方面，有宫室、陵墓、庙堂，还有许多较大型的道路、桥梁、水利等工程；在工具方面，美索不达米亚（两河流域）和埃及在公元前3千年，中国在商代（公元前16～前11世纪），开始使用青铜制的斧、凿、钻、锯、刀、铲等工具。后来铁制工具逐步推广，并有简单的施工机械，也有了经验总结及形象描述的土木工程著作。公元前5世纪成书的《考工记》记述了木工、金工等工艺，以及城市、宫殿、房屋建筑规范，对后世的宫殿、城池及祭祀建筑的布局有很大影响。在一些国家或地区已形成早期的土木工程。
中国在公元前21世纪，传说中的夏代部落领袖禹用疏导方法治理洪水，挖掘沟洫,进行灌溉。公元前5～前4世纪,在今河北临漳,西门豹主持修筑引漳灌邺工程,是中国最早的多首制
灌溉工程。公元前3世纪中叶,在今四川灌县,李冰父子主持修建都江堰,解决围堰、防洪、灌溉以及水陆交通问题，是世界上最早的综合性大型水利工程。（见彩图[都江堰是中国著名古代综合性大型水利工程，建于公元前3世纪中
期]）
在大规模的水利工程、城市防护建设和交通工程中，创造了形式多样的桥梁。公元前12世纪初，中国在渭河上架设浮桥，是中国最早在大河上架设的桥梁。再如在引漳灌邺工程中，在汾河上建成30个墩柱的密柱木梁桥；在都江堰工程中，为了提供行船的通道，架设了索桥。
中国利用黄土高原的黄土为材料创造的夯土技术，在中国土木工程技术发展史上占有很重要的地位（见中国古代土结构）。最早在甘肃大地湾新石器时期的大型建筑就用了夯土墙。河南偃师二里头有早商的夯筑筏式浅基础宫殿群遗址，以及郑州发现的商朝中期版筑城墙遗址、安阳殷墟（约公元前1100年）的夯土台基，都说明当时的夯土技术已成熟。以后相当长的时期里，中国的房屋等建筑都用夯土基础和夯土墙壁。
春秋战国时期,战争频繁,广泛用夯土筑城防敌。秦代在魏、燕、赵三国夯土长城基础上筑成万里长城，后经历代多次修筑,留存至今,成为举世闻名的长城。（见彩图[中国万里长城──举世最宏伟的土木工程之一。图为八达岭附近的长
城]）
中国的房屋建筑主要使用木构架结构。在商朝首都宫室遗址中，残存有一定间距和直线行
列的石柱础，柱础上有铜，柱础旁有木柱的烬余，说明当时已有相当大的木构架建筑。《考工记?匠人》中有“殷人……四阿重屋”的记载,可知当时已有两层楼,四阿顶的建筑了。西周的青铜器上也铸有柱上置栌斗的木构架形象，说明当时在梁柱结合处已使用“斗”，做过渡层，柱间联系构件“额枋”也已形成。这时的木构架已开始有中国传统使用的柱、额、梁、枋、斗
等。
中国在西周时代已出现陶制房屋版瓦、筒瓦、人字形断面的脊瓦和瓦钉，解决了屋面防水问题。春秋时期出现陶制下水管、陶制井圈和青铜制杆件结合构件。在美索不达米亚（两河流域），制土坯和砌券拱的技术历史悠久。公元前8世纪建成的亚述国王萨尔贡二世宫,是用土坯砌墙、用石板、砖、琉璃贴面。
埃及人在公元前3千年进行了大规模的水利工程以及神庙和金字塔的修建中，积累和运用了几何学、测量学方面的知识，使用了起重运输工具，组织了大规模协作劳动。公元前27～前26世纪，埃及建造了世界最大的帝王陵墓建筑群──吉萨金字塔群（参见彩图[埃及吉萨的大金字塔群，古王国第四王朝法老们的陵墓，建于
公][元前2600年前
年]）。这些金字塔，在建筑上计算准确，施工精细，规模宏大。建造了大量的宫殿和神庙建筑群，如公元前16～前4世纪在底比斯等地建造的凯尔奈克神庙建筑群。
希腊早期的神庙建筑用木屋架和土坯建造，屋顶荷重不用木柱支承，而是用墙壁和石柱承重。约在公元前7世纪，大部分神庙已改用石料建造。公元前5世纪建成的雅典卫城，在建筑、庙宇、柱式等方面都具有极高的水平。其中，如巴台农神庙全用白色大理石砌筑，庙宇宏大，石质梁柱结构精美，是典型的列柱围廊式建筑。
在城市建设方面，早在公元前2千年前后，印度建摩亨朱达罗城，城市布局有条理，方
格道路网主次分明，阴沟排水系统完备。中国现存的春秋战国遗址证实了《考工记》中有关周朝都城“方九里、旁三门,国(都城)中九经九纬（纵横干道各九条）,经涂九轨（南北方向的干道可九车并行），左祖右社（东设皇家祭祖先的太庙，西设祭国土的坛台），面朝后市（城中前为朝廷，后为市肆）”的记载。这时中国的城市已有相当的规模，如齐国的临淄城，宽3公里，长4公里,城濠上建有8米多跨度的简支木桥，桥两端为石块和夯土制作的桥台。发达时期由于铁制工具的普遍使用，提高了工效；工程材料中逐渐增添复合材料；工程内容则根据社会的发展,道路、桥梁、水利、排水等工程日益增加,大规模营建了宫殿、寺庙，因而专业分工日益细致，技术日益精湛,从设计到施工已有一套成熟的经验:①运用标准化的配件方法加速了设计进度，多数构件都可以按“材”或“斗口”、“柱径”的模数进行加工；②用预制构件，现场安装，以缩短工期；③统一筹划，提高效益，如中国北宋的汴京宫殿，施工时先挖河引水，为施工运料和供水提供方便，竣工时用渣土填河；④改进当时的吊装方法，用木材制成“戥”和绞磨等起重工具，可以吊起三百多吨重的巨材，如北京故宫三台的雕龙御路石以及罗马圣彼得大教堂前的方尖碑等。
建筑工程中国古代房屋建筑主要是采用木结构体系，欧洲古代房屋建筑则以石拱结构为主。
①木结构。中国古建筑在这一时期又出现了与木结构相适应的建筑风格,形成独特的中国木结构体系(见中国古代木结构)。根据气候和木材产地的不同情况,在汉代即分为抬梁、穿斗、井干三种不同的结构方式，其中以抬梁式为最普遍。在平面上形成柱网，柱网之间可按需要砌墙和安门窗。房屋的墙壁不承担屋顶和楼面的荷重，使墙壁有极大的灵活性。在宫殿、庙宇等高级建筑的柱上和檐枋间安装斗。
佛教建筑是中国东汉以来建筑活动中的一个重要方面,南北朝和唐朝大量兴建佛寺。公元8世纪建的山西五台山南禅寺正殿和公元9世纪建的佛光寺大殿,是遗留至今较完整的中国木构架建筑。中国佛教建筑对于日本等国也有很大影响。
佛塔的建造促进了高层木结构的发展,公元2世纪末，徐州浮屠寺塔的“上累金盘,下为重楼”,是在吸收、融合和创造的过程中，把具有宗教意义的印度堵坡竖在楼阁之上（称为刹），形成楼阁式木塔。公元11世纪建成山西应县佛宫寺释迦塔（应县木塔）,塔高67.3米,八角形，底层直径30.27米,每层用梁柱斗拱组合为自成体系的完整、稳定的构架,9层的结构中有8层是用3米左右的柱子支顶重叠而成，充分做到了小材大用。塔身采用内外两环柱网，各层柱子都向中心略倾（侧脚），各柱的上端均铺斗拱，用交圈的扶壁拱组成双层套筒式的结构。这座木塔不仅是世界上现存最高的木结构之一，而且在杆件和组合设计上，也隐涵着对结构力学的巧妙运用。（见彩图[佛宫寺释迦塔（应县木塔），是中国古代木结构，位于山西应县，建于1056
年]）
②砖石结构。约自公元1世纪,中国东汉时,砖石结构有所发展（见中国古代石结构、中国古代砖结构。在汉墓中已可见到从梁式空心砖逐渐发展为券拱和穹窿顶。根据荷载的情况，有单拱券、双层拱券和多层券。每层券上卧铺一层条砖，移为“伏”。这种券伏相结合的方法在后来的发券工程中普遍采用。自公元4世纪北魏中期，砖石结构已用于地面上的砖塔、石塔建筑以及石桥等方面。公元6世纪建于河南登封县的嵩岳寺塔,是中国现存最早的密檐砖塔。（见彩图[河南登封嵩岳寺塔，是中国最古密檐式砖塔，建于523
年]）
早在公元前4世纪，罗马采用券拱技术砌筑下水道、隧道、渡槽等土木工程，在建筑工程方面继承和发展了古希腊的传统柱式。公元前2世纪,用石灰和火山灰的混合物作胶凝材料(后称罗马水泥)制成的天然混凝土，广泛应用，有力地推动了古罗马的券拱结构的大发展。公元前1世纪,在券拱技术基础上又发展了十字拱和穹顶。公元2世纪时,在陵墓、城墙、水道、桥梁等工程上大量使用发券。券拱结构与天然混凝土并用，其跨越距离和覆盖空间比梁柱结构要大得多，如万神庙(120～124年)的圆形正殿屋顶，直径为43.43米,是古代最大的圆顶庙。卡拉卡拉浴室（211～217年）采用十字拱和拱券平衡体系。古罗马的公共建筑类型多，结构设计、施工水平高，样式手法丰富，并初步建立了土木建筑科学理论，如维特鲁威著《建筑十书》（公元前1世纪）奠定了欧洲土木建筑科学的体系，系统地总结了古希腊、罗马的建筑实践经验。古罗马的技术成就对欧洲土木建筑的发展有深远影响。
进入中世纪以后，拜占廷建筑继承古希腊、罗马的土木建筑技术并吸收了波斯、小亚一带文化成就，形成了独特的体系，解决了在方形平面上使用穹顶的结构和建筑形式问题，把穹顶支承在独立的柱上，取得开敞的内部空间，如圣索菲亚教堂（532～537年）为砖砌穹顶，外面覆盖铅皮，穹顶下的空间深68.6米，宽32.6米，中心高55米。8世纪在比利牛斯半岛上的阿拉伯建筑,运用马蹄形、火焰式、尖拱等拱券结构。科尔多瓦大礼拜寺（785～987年），即是用两层叠起的马蹄券。（见彩图[西班牙科尔多瓦大清真寺内
景]）
中世纪西欧各国的建筑，意大利仍继承罗马的风格，以比萨大教堂建筑群（11～13世纪）为代表；其他各国则以法国为中心，发展了哥特式教堂建筑的新结构体系。哥特式建筑采用
骨架券为拱顶的承重构件，飞券扶壁抵挡拱脚的侧推力，并使用二圆心尖券和尖拱。巴黎圣母院（1163～1271年）的圣母教堂是早期哥特式教堂建筑的代表。（见彩图[巴黎圣母院，建
于1163～1250年]）
15～16世纪，标志意大利文艺复兴建筑开始的佛罗伦萨教堂穹顶（1420～1470年）,是世界最大的穹顶,在结构和施工技术上均达到很高的水平。集中了16世纪意大利建筑、结构和施工最高成就的，则是罗马圣彼得大教堂（1506～1626年）。
意大利文艺复兴时期的土木建筑工程内容广泛，除教堂建筑外，还有各种公共建筑、广场建筑群，如威尼斯的圣马可广场等；人才辈出，理论活跃，如L.B.阿尔贝蒂著《论建筑》（1455年）是意大利文艺复兴期最重要的理论著作，体系完备，影响很大；施工技术和工具都有很大进步，工具除已有打桩机外，还有桅式和塔式起重设备以及其他新的工具。
其他土木工程发达时期的其他土木工程也有很多重大成就。秦朝在统一中国的过程中，运用各地不同的建设经验，开辟了联接咸阳各宫殿和苑囿的大道，以咸阳为中心修筑了通向全国的驰道，主要线路宽50步，统一了车轨，形成了全国规模的交通网。比中国的秦驰道早些，在欧洲，罗马建设了以罗马城为中心，包括有29条辐射主干道和322条联络干道，总长达78000公里的罗马大道网。汉代的道路约达30万里以上，为了越过高峻的山峦，修建了褒斜道、子午道，恢复了金牛道等许多著名栈道，所谓“栈道千里，通于蜀汉”。
随着道路的发展，在通过河流时需要架桥渡河，当时桥的构造已有许多种形式。秦始皇为了沟通渭河两岸的宫室，首先营建咸阳渭河桥,为68跨的木构梁式桥,是秦汉史籍记载中最大的一座木桥。还有留存至今的世界著名隋代单孔圆弧弓形敞肩石拱桥──赵州桥。(见彩图[赵州桥，位于河北省赵县，净跨37.02米,是世界上著名的单孔空腹式石拱桥，建于595～605
年]）
这个时期水利工程也有新的成就。公元前3世纪,中国秦代在今广西兴安开凿灵渠，总长34公里，落差32米，沟通湘江、漓江,联系长江、珠江水系,后建成能使“湘漓分流”的水利工程。公元前3～公元2世纪之间，古罗马采用券拱技术筑成隧道、石砌渡槽等城市输水道11条，总长530公里。其中如尼姆城的加尔河谷输水道桥（公元1世纪建）,有268.8米长的一段是架在3层叠合的连续券上（见彩图[古罗马加尔输水道桥，建于公元前63～前13
年，道路桥扩建于1747年]）。公元7世纪初,中国隋代开凿了世界历史上最长的大运河，共长2500公里，13世纪元代兴建大都（今北京），科学家郭守敬进行了元大都水系的规划，由北部山中引水，汇合西山泉水汇成湖泊，流入通惠河。这样可以截留大量水源，既解决了都城的用水，又接通了从都城向南直达杭州的南北大运河。
在城市建设方面，中国隋朝在汉长安城的东南，由宇文恺规划、兴建大兴城。唐朝复名为长安城，陆续改建，南北长9.72公里，东西宽8.65公里，按方整对称的原则，将宫城和皇城放在全城的主要位置上，按纵横相交的棋盘形街道布局，将其余部分划为108个里坊,分区明确、街道整齐。对城市的地形、水源、交通、防御、文化、商业和居住条件等，都作了周密的考虑。它的规划、设计为日本建设平安京（今京都）所借鉴。
在土木工程工艺技术方面也有进步。分工日益细致，工种已分化出木作(大木作、小木作)、
瓦作、泥作、土作、雕作、旋作、彩画作和窑作（烧砖、瓦）等。到15世纪意大利的有些工程设计，已由过去的行会师傅和手工业匠人逐渐转向出身于工匠而知识化了的建筑师、工程师来承担。出现了多种仪器，如抄平水准设备、度量外圆和内圆及方角等几何形状的器具“规”和“矩”。计算方法方面的进步，已能绘制平面、立面、剖面和细部大样等详图，并且用模型设计的表现方法。
大量的工程实践促进人们认识的深化，编写出了许多优秀的土木工程著作，出现了众多的优秀工匠和技术人才，如中国宋喻皓著《木经》、李诫著《营造法式》，以及意大利文艺复兴时期阿尔贝蒂著《论建筑》等。欧洲于12世纪以后兴起的哥特式建筑结构，到中世纪后期已经有了初步的理论，其计算方法也有专门的记录。
近代土木工程
从17世纪中叶到20世纪中叶的300年间,是土木工程发展史中迅猛前进的阶段。这个时期土木工程的主要特征是：在材料方面,由木材、石料、砖瓦为主,到开始并日益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土；在理论方面，材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，设计理论的发展保证了工程结构的安全和人力物力的节约；在施工方面，由于不断出现新的工艺和新的机械，施工技术进步，建造规模扩大，建造速度加快了。在这种情况下，土木工程逐渐发展到包括房屋、道路、桥梁、铁路、隧道、港口、市政、卫生等工程建筑和工程设施，不仅能够在地面，而且有些工程还能在地下或水域内修建。
土木工程在这一时期的发展可分为奠基时期、进步时期和成熟时期三个阶段。
奠基时期17世纪到18世纪下半叶是近代科学的奠基时期，也是近代土木工程的奠基时期。伽利略、I.牛顿等所阐述的力学原理是近代土木工程发展的起点。意大利学者伽利略在1638年出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中，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。这本书是材料力学领域中的第一本著作，也是弹性体力学史的开端。1687年牛顿总结的力学运动三大定律是自然科学发展史的一个里程碑，直到现在还是土木工程设计理论的基础。瑞士数学家L.欧拉在1744年出版的《曲线的变分法》建立了柱的压屈公式, 算出了柱的临界压曲荷载，这个公式在分析工程构筑物的弹性稳定方面得到了广泛的应用。法国工程师C.-A.de库仑1773年写的著名论文《建筑静力学各种问题极大极小法则的应用》，说明了材料的强度理论、梁的弯曲理论、挡土墙上的土压力理论及拱的计算理论。这些近代科学奠基人突破了以现象描述、经验总结为主的古代科学的框框，创造出比较严密的逻辑理论体系，加之对工程实践有指导意义的复形理论、振动理论、弹性稳定理论等在18世纪相继产生，这就促使土木工程向深度和广度发展。
尽管同土木工程有关的基础理论已经出现，但就建筑物的材料和工艺看，仍属于古代的范畴，如中国的雍和宫、法国的罗浮宫、印度的泰姬陵(见彩图[泰姬陵,印度伊斯兰建筑的代表，
建于17世纪上半叶]）、俄国的冬宫等。土木工程实践的近代化，还有待于产业革命的推动。
由于理论的发展，土木工程作为一门学科逐步建立起来，法国在这方面是先驱。1716年法国成立道桥部队，1720年法国政府成立交通工程队，1747年创立巴黎桥路学校，培养建造道路、河渠和桥梁的工程师。所有这些，表明土木工程学科已经形成。
进步时期18世纪下半叶，J.瓦特对蒸汽机作了根本性的改进。蒸汽机的使用推进了产业革命。规模宏大的产业革命，为土木工程提供了多种性能优良的建筑材料及施工机具，也对土木工程提出新的需求，从而促使土木工程以空前的速度向前迈进。
土木工程的新材料、新设备接连问世，新型建筑物纷纷出现。1824年英国人J.阿斯普丁取得了一种新型水硬性胶结材料──波特兰水泥的专利权，1850年左右开始生产。1856年大规模炼钢方法──贝塞麦转炉炼钢法发明后，钢材越来越多地应用于土木工程。1851年英国伦敦建成水晶宫，采用铸铁梁柱，玻璃覆盖。1867年法国人J.莫尼埃用铁丝加固混凝土制成了花盆，并把这种方法推广到工程中，建造了一座贮水池，这是钢筋混凝土应用的开端。1875年，他主持建造成第一座长16米的钢筋混凝土桥。1886年，美国芝加哥建成家庭保险公司大厦，9层，初次按独立框架设计，并采用钢梁,被认为是现代高层建筑的开端。1889年法国巴黎建成高300米的埃菲尔铁塔，使用熟铁近8000吨。（见彩图[法国埃菲尔铁
塔]）
土木工程的施工方法在这个时期开始了机械化和电气化的进程。蒸汽机逐步应用于抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等作业。19世纪60年代内燃机问世和70年代电机出现后，很快就创制出各种各样的起重运输、材料加工、现场施工用的专用机械和配套机械，使一些难度较大的工程得以加速完工；1825年英国首次使用盾构开凿泰晤士河河底隧道;1871年瑞士用风钻修筑8英里长的隧道；1906年瑞士修筑通往意大利的19.8公里长的辛普朗隧道（见彩图[瑞士辛普朗隧道（长19.8公里）洞
口]），使用了大量黄色炸药以及凿岩机等先进设备。
产业革命还从交通方面推动了土木工程的发展。在航运方面,有了蒸汽机为动力的轮船,使航运事业面目一新，这就要求修筑港口工程，开凿通航轮船的运河。19世纪上半叶开始,英国、美国大规模开凿运河,1869年苏伊士运河通航和1914年巴拿马运河的凿成，体现了海上交通已完全把世界联成一体。在铁路方面，1825年G.斯蒂芬森建成了从斯托克顿到达灵顿、长21公里的第一条铁路,并用他自己设计的蒸汽机车行驶,取得成功。以后，世界上其他国家纷纷建造铁路。1869年美国建成横贯北美大陆的铁路，20世纪初俄国建成西伯利亚大铁路。20世纪铁路已成为不少国家国民经济的大动脉。1863年英国伦敦建成了世界第一条地下铁
道,长7.6公里。以后世界上一些大城市也相继修建了地下铁道。在公路方面，1819年英国马克当筑路法明确了碎石路的施工工艺和路面锁结理论,提倡积极发展道路建设,促进了近代公路的发展。19世纪中叶内燃机制成和1885～1886年德国C.F.本茨和G.W.戴姆勒制成用内燃机驱动的汽车；1908年美国福特汽车公司用传送带大量生产汽车以后，大规模地进行公路建设工程。铁路和公路的空前发展也促进了桥梁工程的进步。早在1779年英国就用铸铁建成跨度30.5米的拱桥1826年英国T.特尔福德用锻铁建成了跨度177米的麦内悬索桥，1850年R.斯蒂芬森用锻铁和角钢拼接成不列颠箱管桥,1890年英国福斯湾建成两孔主跨达521米的悬臂式桁架梁桥。现代桥梁的三种基本形式（梁式桥、拱桥、悬索桥）在这个时期相继出现了。
近代工业的发展，人民生活水平的提高，人类需求的不断增长，还反映在房屋建筑及市政工程方面。电力的应用，电梯等附属设施的出现，使高层建筑实用化成为可能；电气照明、给水排水、供热通风、道路桥梁等市政设施与房屋建筑结合配套，开始了市政建设和居住条件的近代化；在结构上要求安全和经济，在建筑上要求美观和适用。科学技术发展和分工的需要，促使土木和建筑在19世纪中叶，开始分成为各有侧重的两个单独学科分支。
工程实践经验的积累促进了理论的发展。19世纪，土木工程逐渐需要有定量化的设计方法。对房屋和桥梁设计，要求实现规范化。另一方面由于材料力学、静力学、运动学、动力学逐步形成，各种静定和超静定桁架内力分析方法和图解法得到很快的发展。1825年C.-L.-M.-H.纳维建立了结构设计的容许应力分析法；19世纪末G.D.A.里特尔等人提出钢筋混凝土理论，应用了极限平衡的概念；1900年前后钢筋混凝土弹性方法被普遍采用。各国还制定了各种类型的设计规范。1818年英国不列颠土木工程师会的成立,是工程师结社的创
举,其他各国和国际性的学术团体也相继成立理论上的突破,反过来极大地促进了工程实践的发展，这样就使近代土木工程这个工程学科日臻成熟。
成熟时期第一次世界大战以后，近代土木工程发展到成熟阶段。这个时期的一个标志是道路、桥梁、房屋大规模建设的出现。
在交通运输方面，由于汽车在陆路交通中具有快速和机动灵活的特点，道路工程的地位日益重要。沥青和混凝土开始用于铺筑高级路面。1931～1942年德国首先修筑了长达3860公里的高速公路网（见联邦德国高速公路），美国和欧洲其他一些国家相继效法。20世纪初出现了飞机，飞机场工程迅速发展起来。钢铁质量的提高和产量的上升，使建造大跨桥梁成为现实。1918年加拿大建成魁北克悬臂桥,跨度548.6米；1937年美国旧金山建成金门悬索桥,跨度1280米,全长2825米，是公路桥的代表性工程；1932年，澳大利亚建成悉尼港桥，为双铰钢拱结构，跨度503米。（见彩图[澳大利亚悉尼港桥,世界大跨度城市钢拱桥之一,主跨503
米，1932年建成]）
工业的发达，城市人口的集中，使工业厂房向大跨度发展，民用建筑向高层发展。日益增多的电影院、摄影场、体育馆、飞机库等都要求采用大跨度结构。1925～1933年在法国、苏联和美国分别建成了跨度达60米的圆壳、扁壳和圆形悬索屋盖。中世纪的石砌拱终于被近代的壳体结构和悬索结构所取代。1931年美国纽约的帝国大厦落成，共102层，高378米，有效面积16万米,结构用钢约5万余吨，内装电梯67部,还有各种复杂的管网系统，可谓集当时技术成就之大成，它保持世界房屋最高纪录达40年之久。（见彩图[帝国大厦,1931年建成,保持高度纪录（378米，102层）达40年，综合地代表20
世][纪30年代建筑科学技术的水平，位于美国纽约
市]）
1906年美国旧金山发生大地震，1923年日本关东发生大地震，生命财产遭受严重损失。1940年美国塔科马悬索桥毁于风振。这些自然灾害推动了结构动力学和工程抗害技术的发展。另外，超静定结构计算方法不断得到完善，在弹性理论成熟的同时，塑性理论、极限平衡理论也得到发展。
近代土木工程发展到成熟阶段的另一个标志是预应力钢筋混凝土的广泛应用。1886年美国人P.H.杰克孙首次应用预应力混凝土制作建筑构件，后又用于制作楼板。1930年法国工程师E.弗雷西内把高强钢丝用于预应力混凝土，弗雷西内于1939年、比利时工程师G.马涅尔于1940年改进了张拉和锚固方法，于是预应力混凝土便广泛地进入工程领域，把土木工程技术推向现代化。
中国清朝实行闭关锁国政策，近代土木工程进展缓慢,直到清末出现洋务运动,才引进一些西方技术。1909年，中国著名工程师詹天佑主持的京张铁路建成，全长约200公里，达到当时世界先进水平。全路有四条隧道，其中八达岭隧道长1091米。到1911年辛亥革命时，中国铁路总里程为9100公里。1894年建成用气压沉箱法施工的滦河桥,1901年建成全长1027米的松花江桁架桥,1905年建成全长3015米的郑州黄河桥。中国近代市政工程始于19世纪下半叶，1865年上海开始供应煤气，1879年旅顺建成近代给水工程，相隔不久，上海也开始供应自来水和电力。1889年唐山设立水泥厂，1910年开始生产机制砖。中国近代土木工程教育事业开始于1895年创办天津北洋西学学堂（后称北洋大学，今天津大学）和1896年创办北洋铁路官学堂（后称唐山交通大学，今西南交通大学）。
中国近代建筑以1929年建成的中山陵（见彩图[中山陵，在南京紫金山南麓。布局严整，
气势雄伟，是具有][中国传统民族风格的陵墓建筑。1929年建
成]）和1931年建成的广州中山纪念堂（跨度30米）为代表。1934年在上海建成了钢结构的24层的国际饭店，21层的百老汇大厦（今上海大厦）和钢筋混凝土结构的12层的大新公司。到1936年，已有近代公路11万公里。中国工程师自己修建了浙赣铁路，粤汉铁路的株洲至韶关段以及陇海铁路西段等。1937年建成了公路铁路两用钢桁架的钱塘江桥，长1453米，采用沉箱基础。1912年成立中华工程师会，詹天佑为首任会长，30年代成立中国土木工程师学会（见中国土木工程学会）。到1949年土木工程高等教育基本形成了完整的体系。中国已拥有一支庞大的近代土木工程技术力量。
现代土木工程
现代土木工程以社会生产力的现代发展为动力，以现代科学技术为背景，以现代工程材料为基础，以现代工艺与机具为手段高速度地向前发展。
第二次世界大战结束后，社会生产力出现了新的飞跃。现代科学技术突飞猛进，土木工程进入一个新时代。在近40年中，前20年土木工程的特点是进一步大规模工业化，而后20年的特点则是现代科学技术对土木工程的进一步渗透。
中国在1949年以后，经历了国民经济恢复时期和规模空前的经济建设时期。例如，到1965年全国公路通车里程80余万公里,是解放初期的10倍；铁路通车里程5万余公里，是50年代初的两倍多；火力发电容量超过2000万千瓦，居世界前五位。1979年后中国致力于现代化建设，发展加快。列入第六个五年计划（1981～1985年）的大中型建设项目达890个。1979～1982年间全国完成了3.1亿米住宅建筑;城市给水普及率已达80％以上;北京等地高速度地进行城市现代化建设；京津塘（北京―天津―塘沽）高速公路和广深珠（广州―深圳、广州―珠海）高速公路开始兴建;有些铁路正在实现电气化;济南、天津等地跨度200多米的斜张桥相继建成;全国各地建成大量10余层到50余层的高层建筑。这些都说明中国土木工程
已开始了现代化的进程。
从世界范围来看，现代土木工程为了适应社会经济发展的需求，具有以下一些特征：
工程功能化现代土木工程的特征之一，是工程设施同它的使用功能或生产工艺更紧密地结合。复杂的现代生产过程和日益上升的生活水平，对土木工程提出了各种专门的要求。现代土木工程为了适应不同工业的发展，有的工程规模极为宏大，如大型水坝混凝土用量达数千万立方米，大型高炉的基础也达数千立方米；有的则要求十分精密，如电子工业和精密仪器工业要求能防微振。现代公用建筑和住宅建筑不再仅仅是传统意义上徒具四壁的房屋，而要求同采暖、通风、给水、排水、供电、供燃气等种种现代技术设备结成一体。
对土木工程有特殊功能要求的各类特种工程结构也发展起来。例如，核工业的发展带来了新的工程类型。80年代初世界上已有23个国家拥有核电站277座,在建的还有613座,分布在40个国家。中国也已开始核电站建设。核电站的安全壳工程要求很高。又如为研究微观世界，许多国家都建造了加速器。中国从50年代以来建成了60余座加速器工程,目前正在兴建3座大规模的加速器工程，这些工程的要求也非常严格。海洋工程发展很快，80年代初海底石油的产量已占世界石油总产量的23％，海上钻井已达3000多口,固定式钻井平台已有300多座。中国在渤海、南海等处已开采海底石油。海洋工程已成为土木工程的新分支。现代土木工程的功能化问题日益突出，为了满足极专门和更多样的功能需要，土木工程更多地需要与各种现代科学技术相互渗透。
城市立体化随着经济的发展，人口的增长，城市用地更加紧张，交通更加拥挤，这就迫使房屋建筑和道路交通向高空和地下发展。
高层建筑成了现代化城市的象征。1974年芝加哥建成高达433米的西尔斯大厦（见彩图[西尔斯大厦,1974年建成，是世界著名高层建筑(443米，110层)，位于美
国][芝加哥市]），超过1931年建造的纽约帝国大厦的高度。现代高层建筑由于设计理论的进步和材料的改进，出现了新的结构体系，如剪力墙、筒中筒结构(见筒体结构)等。美国在1968～1974年间建造的三幢超过百层的高层建筑，自重比帝国大厦减轻20％，用钢量减少30％。高层建筑的设计和施工是对现代土木工程成就的一个总检阅。
城市道路和铁路很多已采用高架，同时又向地层深处发展。地下铁道在近几十年得到进一步发展，地铁早已电气化,并与建筑物地下室连接,形成地下商业街。北京地下铁道在1969年通车后，1984年又建成新的环形线（见彩图[北京地下铁道，建国门车
站]）。地下停车库、地下
油库日益增多。城市道路下面密布着电缆、给水、排水、供热、供燃气的管道，构成城市的脉络。现代城市建设已经成为一个立体的、有机的系统，对土木工程各个分支以及他们之间的协作提出了更高的要求。
交通高速化现代世界是开放的世界，人、物和信息的交流都要求更高的速度。高速公路虽然1934年就在德国出现，但在世界各地较大规模的修建，是第二次世界大战后的事。1983年,世界高速公路已达11万公里,很大程度上取代了铁路的职能。高速公路的里程数，已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。铁路也出现了电气化和高速化的趋势。日本的“新干线”铁路行车时速达210公里以上,法国巴黎到里昂的高速铁路运行时速达260公里。从工程角度来看，高速公路、铁路在坡度、曲线半径、路基质量和精度方面都有严格的限制。交通高速化直接促进着桥梁、隧道技术的发展。不仅穿山越江的隧道日益增多，而且出现长距离的海底隧道。日本从青森至函馆越过津轻海峡的青函海底隧道即将竣工，隧道长达53.85公里。
航空事业在现代得到飞速发展，航空港遍布世界各地。航海业也有很大发展，世界上的国际贸易港口超过2000个，并出现了大型集装箱码头。中国的塘沽、上海、北仑、广州、湛江等港口也已逐步实现现代化，其中一些还建成了集装箱码头泊位。
在现代土木工程出现上述特征的情况下，构成土木工程的三个要素（材料、施工和理论）也出现了新的趋势。
材料轻质高强化现代土木工程的材料进一步轻质化和高强化。工程用钢的发展趋势是采用低合金钢。中国从60年代起普遍推广了锰硅系列和其他系列的低合金钢，大大节约了钢材用量并改善了结构性能。高强钢丝、钢绞线和粗钢筋的大量生产，使预应力混凝土结构在桥梁、房屋等工程中得以推广。
标号为500～600号的水泥已在工程中普遍应用，近年来轻集料混凝土和加气混凝土已用于高层建筑。例如美国休斯敦的贝壳广场大楼，用普通混凝土只能建35层，改用了陶粒混凝土，自重大大减轻，用同样的造价建造了52层。而大跨、高层、结构复杂的工程又反过来要求混凝土进一步轻质、高强化。
高强钢材与高强混凝土的结合使预应力结构得到较大的发展。中国在桥梁工程、房屋工程中广泛采用预应力混凝土结构。重庆长江桥的预应力T构桥（见预应力混凝土桥），跨度达174米；24～32米的预应力混凝土梁在铁路桥梁工程中用了6万多孔；先张法和后张法的预应力混凝土屋架、吊车梁和空心板在工业建筑和民用建筑中广泛使用。
铝合金、镀膜玻璃、石膏板、建筑塑料、玻璃钢等工程材料发展迅速。新材料的出现与传
统材料的改进是以现代科学技术的进步为背景的。
施工过程工业化大规模现代化建设使中国和苏联、东欧的建筑标准化达到了很高的程度。人们力求推行工业化生产方式，在工厂中成批地生产房屋、桥梁的种种构配件、组合体等。预制装配化的潮流在50年代后席卷了以建筑工程为代表的许多土木工程领域。这种标准化在中国社会主义建设中，起了积极作用。中国建设规模在绝对数字上是巨大的，30年来城市工业与民用建筑面积达23亿多米，其中住宅10亿米，若不广泛推行标准化，是难以完成的。装配化不仅对房屋重要，也在中国桥梁建设中引出装配式轻型拱桥，从60年代开始采用与推广，对解决农村交通起了一定作用。
在标准化向纵深发展的同时，种种现场机械化施工方法在70年代以后发展得特别快。采用了同步液压千斤顶的滑升模板广泛用于高耸结构。1975年建成的加拿大多伦多电视塔高达553米（见彩图[加拿大多伦多电视塔，高553米,1975年建成,是目前世界上最高构筑
物]）,施工时就用了滑模，在安装天线时还使用了直升飞机。现场机械化的另一个典型实例是用一群小提升机同步提升大面积平板的升板结构施工方法。近10年来中国用这种方法建造了约300万米房屋。此外,钢制大型模板、大型吊装设备与混凝土自动化搅拌楼、混凝土搅拌输送车、输送泵等相结合，形成了一套现场机械化施工工艺，使传统的现场灌筑混凝土方法获得了新生命，在高层、多层房屋和桥梁中部分地取代了装配化，成为一种发展很快的方法。
现代技术使许多复杂的工程成为可能，例如中国宝成铁路有80％的线路穿越山岭地带，桥隧相连，成昆铁路桥隧总长占40％（见彩图[中国成昆线一线天两隧道间拱
1 土木工程的历史发展 土木工程的起源几乎是和人类文明的发展同步产生。远古人类利用树枝，岩石，泥土等材料构筑巢穴或者为掩埋死者而建造墓穴，这些都可以认为是土木工程的雏形。随着社会生产力的提高和第一次社会分工的完成，在氏族社会中，土木工程已经有了相当的发展水平了。在以后的奴隶社会和封建社会中，土木工程发展得相当缓慢。工程技术的传承主要是以经验的形式进行，长期徘徊在一个较低的水平上。没有或者只有很少的专门的机械工具可以使用，所使用的材料主要是来自天然的木材，石料。（特别的，古代希腊也使用过一种由火山灰构成的天然混凝土构建圣庙和引水渠。）大型的工程主要依靠的是数目巨大的劳动力投入。代表工程建设最高水平的一般也是国家组织修筑的公用设施和宫殿等大型建筑。据记载，秦始皇驱使了数十万的民工修筑长城和陵墓，而参与埃及金字塔修建的民工也多达20万。这些古代的宏伟土木建筑今天都成了文明的标志。 自然科学的发展大大加速了土木工程发展速度，力学和数学的发展使得土木工程由定性的经验主义的年代进入了定量的科学分析的年代。成为系统的，正式的科学。在这一时期，土木工程所采用的材料也由木，石等天然材料过度到混凝土，钢材，玻璃，工程塑料等人工材料。这些材料相对以往的木石材料，具有更好的物理性能。这同时也推动了新的结构理论的突破。在古代也有众多的为数不少的著名工匠，但是他们不能称之为工程师，他们只是以一种经验和直觉知道工程实践的实施，并没有可靠的理论依据，也不曾从实践经验中总结出什么理论来。现代意义上的工程师直到18世纪才在欧洲出现。更晚一些，由于着重方向的不同，又分化为土木工程师和建筑工程师。土木工程师在发展过程中进一步的分工。现代意义的工程师的出现是土木工程发展的一个里程碑。1 2 土木工程的现状 土木工程发展到今天已经成为了一门综合集成的学科。具有详细的分工和成熟的制度。和比较完备的理论体系。自然科学和社会经济的飞速发展为土木工程的发展提供了丰富的理论武器和专门设备。也拓展了土木工程的范围。社会信息化的进步让工程师们的经验可以更加容易的保存，交流和传承。经验的大量积累也为理论的突破创造了条件。 2.1 理论发展 2.1.1 基础理论 现代的土木工程已经是一个多学科交叉的综合，相关的自然科学和社会科学学科的进步都会对土木工程的发展产生影响。作为土木工程理论的一个支柱，力学在19-20世纪取得了巨大的发展。由于实际需要的推动，力学发展出许多小的门类，如弹性力学，损伤力学等，都服务于土木工程。现在的理论力学已经达到了一个相当成熟的境界。数学工具和计算机技术的发展也使得一些以前无法分析的问题可以为工程师们所掌握。本时间初，随着边界层理论的发展，流体力学逐渐发展，并在此基础上发展出了湍流理论。固体力学也有很大的发展，对土木工程有直接作用的断裂力学的发生使得工程师们可以比较可靠的估计建筑物的强度和可靠性。这一发展改变了设计的观念。大大推动了结构研究的发展。2预应力理论的提出标志着力学理论进入了一个新时期。另一方面，有限元分析等新的数学分析方法在计算机技术的支持下迅速发展，拓宽了工程师的研究对象，使得工程师们能够把握更加复杂的系统。数学工具的发展不但作用在结构分析计算上，也体现在优化设计当中。概率与数例统计的应用完善了各种结构物的计算。材料科学的发展为土木工程带来了广阔的发展空间，新的工程材料，如碳纤维，高强度混凝土，高分子复合材料等加入到土木工程的应用中来，为工程师提
绪论 、土木工程材料及其分类 广义上的土木工程材料是人类建造建筑物时所用一切材料和制品的总称，种类极为繁多。 1. 按主要组成成分分类 黑色金属一一钢、铁、不锈钢等 有色金属一一铅、铜等及其合金 天然石材一一砂、石及石材制品等 烧土制品及熔融制品一一砖、瓦、玻璃等 胶凝材料一一石灰、石膏、水泥、水玻璃等 混凝土及硅酸盐制品一一混凝土、砂 浆及硅酸盐制品 植物材料一一木材、竹材等 沥青材料 石油沥青、煤沥青、沥青制品等 高分子材料一一塑料、涂料、胶黏剂、合成橡胶、合成树脂等 r 无机非金属材料与有机材料复合一一玻璃纤维增强塑料、 沥青混合料等 金属材料与无机非金属材料复合一一钢筋混凝土、钢纤维混凝土、夹丝玻 璃 等 -金属材料与有机材料复合一一如轻质金属夹芯板 图0.1 土木工程材料的分类 2. 按使用功能分类 根据土木工程材料在建筑物中的部位或使用性能，大体可分为建筑结构材料、墙体材料、 建筑功能材料三大类。 3. 按材料来源分类 根据材料来源，可分为天然材料与人造材料。而人造材料又可按冶金、窑业（水泥、玻璃、 陶瓷等）、石油化工等材料制造部门来分类。 一般把各种分类方法经适当组合后对材料种类进行划分。如装饰砂浆、沥青防水材料等。 、土木工程材料在土建工程中的地位 土木工程材料在土木建筑工程中有着举足轻重的地位。 首先，土木工程材料是一切土木工程的物质基础。 第二，土木工程材料与建筑、结构和施工之间存在着相互依存、相互促进的密切关系。 第三，建筑物和构筑物的功能和使用寿命在很大程度上由土木工程材料的性能决定。 第四，土建工程的质量，主要取决于材料的质量控制。 最后，建筑物和构筑物的可靠度评价，相当程度地依存于材料的可靠度评价。 「金属材料｛ <非金属材料 土木工程材料〈有机材料 复合材料 聚合物水泥混凝土、
第一节 绪论 什么是土木工程材料 土木工程包括：建筑、道路、桥梁、沿途、地下、港口、水利、市政工程——用来建设的材料即为土木工程材料 复合材料：碳纤维复合材料、聚合物复合材料、高分子复合材料 绿色建材： 含义：采用清洁的生产技术、少用天然资源、多用工业或城市固体废弃物（和农植物秸秆）（生产过程） 建材本身：无毒、无污染、无放射性 建材功能：有利于环保、有利于人体健康 土木工程材料分类： 发展趋势：高性能化、复合化和多功能化、良好的环境协调性、无污染可再生 发展方向：优先发展水泥与混凝土材料、提高配套 土木工程材料质量的控制方法： ,初步确定来源以及质量情况 对工程材料进行抽样检验 检测半成品和成品的技术性能，从而评定材料在实际工程中的实际技术性能。 采取相应的措施避免对工程质量造成的不良影响、 土木工程对材料的基本要求：安全、适用、美观、耐久与经济 第一章 土木工程材料的基本性质 材料的物理性质 密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量 表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量（包含内部空隙） 表观密度： v m = ρ 堆积密度：粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量 密度是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。所谓绝对密实状态下的体积，是指不含有任何孔隙的体积。
表观密度表示材料单位细观外形体积（包括内部封闭孔隙）的质量。容积密度表示材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量。 堆积密度是指散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。材料的堆积体积指在自然、松散状态下，按一定方法装入容器的容积，包括颗粒体积和颗粒之间空隙的体积。 堆积密度： v ' ' m 0=ρ 材料的孔隙率：块状材料中孔隙体积与材料在自然状态下总体积的百分比。 00000 100)1(1000 P ?- =?-= ρ ρ V V V 开口孔隙率：是指材料中能被水饱和（即被水所充满）的孔隙体积占材料在自然状态的体积的百分率. 闭口孔隙率：是总孔隙率与开口孔隙率之差 材料的密实度:材料体积内被固体物质充实的程度。 000 100100 ?=?=ρ ρV V D 材料的空隙率：散粒材料在其堆集体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。 %100)1(%1000 '0'0 ' ' ?-=?-= ρ ρV V V P 亲水性与憎水性：材料与水接触时,有些材料能被水湿润,而有些材料则不能被水湿润,对两种现象来说,前者为亲水性,后者为憎水性。 C
土木工程的发展现状及未来 班级：工程管理1001班姓名：马文静学号：24 摘要：介绍了土木工程的历史进程及发展，阐释了今后我国土木工程可持续发展的观点。 土木工程是人类历史上年代最久远的“技术科学”，作为一种系统的产业活动，土木工程的实质是生产的过程，是一种技术过程。在今后的发展中，要本着合理、可持续的原则。 关键词：土木工程发展历史现状未来 正文： 土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。它既指与人类生活、生产有关的各类工程设施，如建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程等，也指应用材料、设备在土地上所进行的勘测、设计、施工等工程技术活动。土木工程是社会和科技发展所需要的“衣、食、住、行”的先行官之一；他在任何一个国家的国民经济中都占有举足轻重的地位。 一、土木工程发展历史概述 1古代土木工程 古代土木工程具有很长的时间跨度，它大致从公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶。如我国的长城，埃及的金字塔等。公元6世纪建成的赵州桥，是世界上最早的敞肩式拱桥，1991年被美国土木工程学会选为世界上地12个土木工程里程碑。 早期土木工程使用的土木工程材料主要有砖、瓦。砂。石、灰、木材等。 长城金字塔赵州桥 2近代土木工程 近代土木工程的时间跨度从17世纪中叶到20世纪中叶。在此期间，建造理论从主要以总结长期建造经验向重视科学兼顾经验转变。建造技术方面，一些性能优异的大型机械伴随着各种极为有效的施工方法的出现。 近代土木工程材料主要有： 钢材——圆钢、角钢、工字钢、钢板、管材、及各种钢筋、钢丝等 水泥——分为通用水泥、专用水泥、特性水泥。 混凝土——包括采用各种；有机、无机、天然、人造的胶凝材料与粒状或纤维填充物相混合而形成的固体材料。 这一时期产生了很多具有历史意义的建筑：1889年法国建成了高达300m的埃菲尔铁塔，该塔已成为巴黎乃至法国的标志性建筑，被誉为现代高层建筑的开端；帝国大厦和金门悬索桥，至今也仍不失为伟大的土木工程。
皇天不负有心人，看到自己通过初试的结果，总算是踏实了下来，庆幸自己这一年多的坚持还有努力，觉得这一切都是值得的。 其实在开始备考的时候自己也有很多问题，也感到过迷茫，当时在网上也看了很多前辈们的经验贴，从中也给了自己或多或少的帮助，所以也想把我的备考经验写下来，希望可以帮助到你们，文章也许会有一些凌乱，还请大家多多包涵，毕竟是第一次写经验贴，如果还有什么其他的问题大家可以给我留言，我一定会经常上来回复大家的！ 虽然成功录取，但是现在回想起来还是有很多懊悔，其实当初如果心态再稳定一些，可能成绩还会再高一些，这样复试就不会担惊受怕了。 其实，经验本是想考完研就写出来的。可是自己最大的缺点就是拖延症加上不自制。所以才拖到现在才写完。备考对于我来说最感谢的要数我的室友了，要不是他们的监督自己也不会坚持下来。 总之考研虽然很辛苦，但是也很充实。想好了方向之后，我就开始想关于学校的选择。因为我本身出生在一个小地方，对大城市特别的向往，所以大学选择了大城市，研究生还想继续留在这。希望你们从复习的开始就运筹帷幄，明年的这个时候旗开得胜，像战士一般荣耀。闲话不多说，接下来我就和你们唠唠关于考研的一些干货！ 文文章很长，结尾有真题和资料下载，大家自取。 浙江工业大学土木水利专硕 初试科目： 101思想政治理论 204英语二
301数学一 945材料力学（Ⅳ）或946水力学(Ⅱ) 参考书目： 《材料力学（上/下）》（第5版），孙训芳等，高等教育出版社，2009。 《水力学（上册）》（第4版），吴持恭主编，高等教育出版社，2008。 085900土木水利（专业学位） 一、复试科目及参考书目 1.复试科目：综合面试（英语听说译能力、土木水利专业知识与技能、综合素质与能力） 二、同等学力加试科目及参考书目 1.加试科目：加试科目根据报考研究方向选择以下项目之一：土木工程概论和土木工程材料；土木工程材料和土力学；土木工程材料和结构力学；给排水概论和水文学；土木工程概论和结构力学。 2.土木工程材料：《土木工程材料》（第二版），陈志源主编，武汉理工大学出版社，2003。 3.土力学：《土力学原理》，赵成刚，白冰，王运霞，北京交通大学出版社，2005。 4.土木工程概论：《土木工程概论》（第二版），江见鲸主编，中国建筑工业出版社，2004。 5.给排水概论：《给排水科学与工程概论》（第三版），李圭白主编，中国建筑工业出版社，2018。 6.水文学：《水文学》（第5版），黄廷林，马学尼，中国建筑工业出版社，
土木工程材料课程作业_B 一、单选题 1. (4分)下列有关混凝土强度及强度等级的叙述，哪一条是错误的 ? A. 混凝土抗拉强度只有抗压强度的1/10～1/20，且随着混凝土强度等级的提高，比值有所降低 ? B. 按《混凝土结构设计规范(GB50010-2002)》规定，混凝土强度等级从C15～C80，划分为14个等级混凝土 ? C. 混凝土强度检测的标准养护条件是30±2℃ ? D. 混凝土强度检测的标准龄期为28天 得分：4 知识点：混凝土强度 答案C 解析2. (4分)在下列材料与水有关的性质中，哪一种说法是错误的 ? A. 湿润角θ≤90°的材料称为亲水性材料 ? B. 石蜡、沥青均为憎水性材料 ? C. 材料吸水后，将使强度和保温性降低 ? D. 软化系数越小，表明材料的耐水性越好
得分：4 知识点：材料与水的关系 答案D 解析3. (4分)下列有关外加剂的叙述中，哪一条不正确 ? A. 氯盐、三乙醇胺及硫酸钠均属早强剂 ? B. 膨胀剂使水泥经水化反应生成钙矾石、氢氧化钙，从而使混凝土产生体积膨胀 ? C. 加气剂可使混凝土产生微小、封闭的气泡，故用于制造加气混凝土 ? D. 强电解质无机盐类外加剂严禁用于使用直流电的结构以及距高压直流电源100m以内的结构 得分：4 知识点：外加剂 答案C 解析4. (4分)混凝土承受持续荷载时，随时间的延长而增加的变形称为（） ? A. 弹性变形变 ? B. 徐变 ? C. 应变 ? D. 残余变形
得分：4 知识点：混凝土 答案B 解析5. (4分)当材料的孔隙率增大的时候，以下哪些性质一定下降 ? A. 密度、表观密度 ? B. 表观密度、抗渗性 ? C. 强度、抗冻性 ? D. 表观密度、强度 得分：4 知识点：孔隙率 答案D 解析6. (4分)加气砼所采用的加气剂多为（）。 ? A. 松香胶泡沫剂 ? B. 磨细铝粉 ? C. 氯化胺 ? D. 动物血加苛性钠 得分：4
对土木工程的认识 在我未工作前我对土木工程的认识是很浅的，很表面的。我认为土木工程就是做房子而已。就业后，因为职业需要，对土木工程又多了一些了解，现在开始对它自学，了解就又更深了。我知道建房执事土木工程的一小部分而已，它是建造各类工程设施的科学，技术和工程的总称。它既指与人类生活，生产活动有关的各类工程设施，如建筑工程，道路工程，铁路工程，桥梁工程，港口工程等，也指应用材料，设备在土地上所进行的勘测，设计，施工等工程技术活动。它不论是在生活中，社会和科技还是经济发展中都有着举足轻重的地位。 土木工程包括的内容非常广泛，象高楼大厦，商城，铁道公路，大桥，水库，工厂，矿井，机场等。可以说人的“衣食住行，无不与土木工程有着直接或间接的联系。土木工程涉及到很多的方方面面，象人文，经济，生态环境，资源乃至政治决策，其影响作用非同小可，正所谓“牵一发而动全身”，我们在动工前，一定要统筹全局，各方面兼顾。例如长江三峡大坝修建将会影响长江鲟鱼回游产卵，而这种鱼种极为稀少，且只有中国长江才有。对此，建坝时专门考虑了“鱼道”，来满足生态平衡的要求。 土木工程不仅是一门科学，二期还是一门艺术。不少建筑工程无不致力于达到最完美的造型，最协调的造型，设计师已经跳出了实用这一基本作用的圈子，进一步对艺术的追求，“爱美之心人皆有之”。美学
中观点越来越多地被运用于建筑。 土木工程是人类改造自然的最为直接的一种手段，从古代人们用斧头泥铲石斧工作，到近代转为科学的经典力学的合理建筑，再到现代的现代化的建筑手段，这其中包含了人类一代代的经验积累，及勇于开拓创新的精神，敢于向自然挑战的壮志胸心。一些不朽的建筑成为人类征服自然的象征，从埃及金字塔，中国的万里长城到法国的埃菲尔铁塔，再到有452m之高的石油双塔大厦`````无不显示出人类智慧的结晶，也显示了人类对美的孜孜不倦的追求。以及精益求精的态度。 土木工程的未来也将是光明的，但同时也面临着挑战。在新世纪里土木工程有更为广泛的发展空间，比定向荒漠，海洋，以及太空发展。另外材料也必坚涌现出更多高强多功能化以满足人们更多的需求。除此之外，以近尖端技术尤其是计算机技术也是大势所趋，我们将用次对工程进行预算分析设计，这件省下更多的人力物力，而且更加精确，更加合算。但同时不容乐观的是环境的不断恶化，人口的居高猛增资源的紧缺，这同样阻碍着人类工程的发展，这就要求我们在更多方面进行可持续发展的思想战略，时刻保持清新的理智的头脑，慎重地权衡工程施建的利与弊，多快好省地进行国民建设。 土木工程的从事着也必须有细致谨慎一丝不苟的态度，一项耗资巨大的工程，其中包括了很多很多的环节，如果一时马虎不小心在哪个环节上出现疏漏，那后果将不堪设想的。 我们作为21世纪从事土木的大学生，肩负着辉煌明天的历史重担，
《土木工程材料》思考题答案 绪论 1、土木工程材料的研究在现代建筑业中有何意义？ （1）建材在基建总费用中占很大比例（总投资的60%）（2）建筑形式、结构设计、施工方法等受建材品种、质量的制约（3）建材量大面广，涉及资源、能源、环境等各方面，具有综合的、巨大的社会经济效益。 2、土木工程材料可分为哪几类？ 按组成：金属材料、无机非金属材料、有机材料、复合材料；按作用：结构材料、功能材料；按使用部位：墙体材料、屋面材料、地面材料等。 3、选用土木工程材料的基本原则是什么？ （1）就地取材，选用技术成熟、经济实用的建材（2）遵照有关政策法规，合理使用利废、节能的新材料，淘汰粘土砖等落后传统建材（3）综合考虑材料性能、施工进度、热工及抗震等建筑性能要求、工程投资等因素。总之，要做到：价廉物美、满足使用要求、综合效益好。 4、对于传统土木工程材料与新品种材料的使用应抱什么态度？ 传统建材有长久的历史、广泛的应用，但面临社会的发展、技术进步更新，也暴露出不足和落后，应结合地区特点、工程性质、市场规律进行合理利用和改进。新型建材既存在技术成熟、经济可行方面的问题，也面临人们观念更新、设计与施工、销售配套等问题，因此，既不要盲目照搬，也不要消极保守，应积极而慎重地推广使用。 第一章土木工程材料的基本性质 1、材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？材料含水后对它们有何影响？ （1）定义、测试方法；（2）大小：ρ> ρ’> ρ0 > ρ0’ （3）适用对象：块材，散粒状；（4）影响因素：孔隙率、含水率。 2、试分析材料的孔隙率和孔隙特征对材料的强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性及吸声性的影响？ 孔隙率越大，表观密度越小、强度越低。开孔能提高材料的吸水性、透水性、吸声性，降低抗冻性。细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能和耐久性。细小的开孔能提高材料的吸声性。 3、一块砖，外形尺寸240*115*53mm，从室外取来时重量为2700g，浸水饱和后重量为2850g，绝干时重量为2600g，求此砖的含水率、吸水率、干表观密度。W含=（2700-2600）/2600*100% W吸=（2850-2600）/2600*100%
第一单元 比热：单位质量的材料吸引或释放热量的能力 表观密度：单位体积（包括实体体积和闭口孔体积）的质量。 体积密度：单位体积（包括材料内部所有孔隙体积）的质量。 含水率：是指材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比. 软化系数：饱和吸水状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比。 耐热性：是指材料长期在高温作用下，不失去使用功能的性质。 耐燃性：是指在发生火灾时，材料抵抗和延缓燃烧的性质，又称防火性。 硬度：是指材料表面抵抗其它物体压入或刻划的能力。 第二单元 2—1胶凝材料：是指土木工程材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结城整体。 水硬性胶凝材料：是既能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化、保持并发展其强度的无机胶材料。 过火石灰：是指石灰生产时局部煅烧温度过高，在表面有熔融物的石灰。 欠火石灰：是指由于生产石灰的原料尺寸过大、煅烧温度偏低或煅烧时间不充足，石灰石中的碳酸钙未完全分解的石灰。 安定性：是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 活性混合材料：混合材料磨成细粉，与石灰或与石灰和石膏拌合，加水后在常温下能生成具有水硬性的产物，这种混合材料就叫 非活性混合材料：是指在水泥中主要起填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料。2—12石灰的技术性质有那些？为何水泥砂浆中掺入石灰膏会提高可塑性？ 答：技术性质:：1）可塑性好、2）硬化较慢、强度低、3）硬化时体积收缩大4）耐水性差5）生石灰吸湿性强 提高可塑性：由于石灰膏和消石灰分中氢氧化钙颗粒非常小，调水后具有较好的可塑性。2—16简述硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分单独水化的产物及其特性.p40 2---19j简述硅酸盐水泥的凝结硬化过程与特点？ 过程：水泥加水拌合后，成为塑性的水泥浆，水泥颗粒表面的矿物开始与水发生水化反应。随着化学反应的进行，水泥浆逐渐变稠失去塑性。随着水化的进一步进行，浆体开始产生明显的强度并逐渐发展成为坚硬的水泥石。 特点：水泥的水化和凝结硬化是从水泥颗粒表面开始，逐渐往水泥颗粒的内核深入进行的。开始时水化速度快，水泥的强度增长也较快；但随着水化不断进行，堆积在水泥颗粒周围的水化物不断增多，阻碍水和水泥未水化部分的接触，水化减慢，强度增长也逐渐减慢，但无论时间多久，有些水泥颗粒的内核很难完全水化。因此，在硬化后的水泥石中，包含了水泥熟料的水化产物、末水化的水泥颗粒、水（自由水和吸附水）和孔隙（毛细孔和凝胶孔），它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之改变。 2—20影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素有哪些？如何影响？ 主要因素：1）熟料矿物成分2）细度3）水灰比4）温度和湿度5）养护时间6）石膏 如何影响p44 2—21引起水泥安定性的因素有哪些？ 1）熟料中游离氧化钙过多2）熟料中游离氧化镁过多3）石膏掺量过多
土木工程发展历史概述 土木工程的英文是Civil Engineering ,直译是民用工程，它是建造各种工程的统称。它既指建设的对象，即建造在地上，地下，水中的工程设施，也指应用的材料设备和进行的勘测，设计施工，保养，维修等专业技术。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。土木工程共有六个专业：建筑学，城市规划，土木工程，建筑环境与设备工程，给水排水工程和道路桥梁工程。 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。 古代土木工程的历史跨度很长，它大致从旧石器时代（约公元前5000年起）到17世纪中叶。这一时期的土木工程说不上有什么设计理论指导，修建各种设施主要依靠经验。所用材料主要取之于自然，如石块、草筋、土坯等，在公元前1000年左右开始采用烧制的砖。这一时期，所用的工具也很简单，只有斧、锤、刀、铲和石夯等手工工具。尽管如此，古代还是留下了许多有历史价值的建筑，有些工程即使从现代角度来看也是非常伟大的，有的甚至难以想象。西方建筑留下来的宏伟建筑（或建筑遗址）大多是砖石结构的，如埃及的金字塔、古罗马斗兽场、希腊的帕特农神庙、土耳其伊斯坦布尔修建的索菲亚大教堂为砖砌穹顶等。中国古代的砖石结构也有伟大成就。最著名的当数万里长城，当然中国古代建筑大多为木构架加砖墙建成，如北京故宫、天坛，天津的独特寺观音阁等均是具有漫长历史的优秀建筑。 二战结束之后，许多国家经济起飞，现代科学日益进步，从而为进一步发展提供了强大的动力和物质基础。尤其是我国，土木工程在这一段时间内，更是突飞猛进，建筑，桥梁，道路，隧道等，无论是在技术理论上，还是在基础建设上，都取得了巨大的成就。拱结构为主的古代房屋建筑也达到了很高的水平，意大利的比萨大教堂，法国的巴黎圣母院，罗马的圣彼得大教堂均反映了欧洲这一时期建筑施工和结构的最高成就。从17世纪中页开始到20 世纪40年代第二次世界大战结束为止的300年间，国外的建筑取得了长足的进步。土
土木工程的发展现状与未来发展趋势 [摘要]现代土木工程发展现状可以从以下几个方面论述：土木工程材料，功能要求多样化，城市建设立体化，交通工程快速化，工程设施大型化，随着科技的迅猛发展，土木也面临着各种挑战与机遇，因此，为了跟上时代的步伐，土木工程未来发展趋势也将从几个方面进行：重大工程项目奖陆续兴起；土木工程将向太空、海洋、荒漠开拓；工程材料向轻质，高强，多功能化发展；设计方法精确化，设计工作自动化；信息和智能化技术全面引入土木工程，还有土木工程的可持续发展等等。 [关键词]土木工程材料发展趋势多功能可持续发展智能化立体化 一、目前土木工程的发展现状 1、在土木工程材料方面，从早期使用的砖、瓦、砂、石、灰、木材到近代使用钢材，水泥，混凝土，直到现代的高强度混凝土（高强度就是增加混凝土的密实性，最常用的方法就是用极细的活性颗粒渗入混凝土，使它们在水泥浆中的细微孔隙中水化，减少和填充混凝土的毛细孔，达到增密和增强的作用。）、高性能混凝土（超高的强度、低渗透性、良好的结构性能、优越的耐久性、可观的经济效益、环保性，有关常规的混凝土物理，力学性能指标亦要根据不同的使用要求而有所提高或改善。）、纤维混凝土（在混凝土加入合成材料纤维丝成钢纤维，是由纤维和水泥基料，如水泥石，砂浆成混凝土，组合的复合材料的统称），纤维混凝土能增强塑性混凝土的抗拉能力，显著降低其塑性流动和收缩微裂纹。这种减少或消除塑性裂纹使混凝土获得其最佳的长期整体性。这些纤维呈各向均匀地分布于整个混凝土，使混凝土得到辅助的加强，以防止收缩裂缝。在随处都有纤维的混凝土中，亦可最大限度地减少在受力状态下混凝土可能出现裂缝的宽度和长度。 绿色建材（绿色建材指在原料采取、产品制造、使用或者再循环以及废料处理等环节中对地球环境负荷最少和有利于人类健康的材料。绿色建材的基本特征是：建材生产尽量少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物；采用低能耗，无污染环境的生产技术。）其成果有以粉煤灰、空心砖、以磷石膏，脱硫石膏等等。
土木工程材料复习整理 1.土木工程材料的定义 用于建筑物和构筑物的所有材料的总称。 2.土木工程材料的分类 （一）按化学组成分类：无机材料、有机材料、复合材料 （二）按材料在建筑物中的功能分类：承重材料、非承重材料、保温和隔热材料、吸声和隔声材料、防水材料、装饰材料等（三）按使用部位分类：结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材料、饰面材料等 3.各级标准各自的部门代号列举 GB——国家标准 GBJ——建筑行业国家标准 JC——建材标准 JG——建工标准 JGJ——建工建材标准 DB——地方标准 QB——企业标准 ISO——国际标准 4.材料的组成是指材料的化学成分、矿物成分和相组成。 5.材料的结构 宏观结构：指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸在10-3m级以上。 细观结构：指用光学显微镜所能观察到的材料结构。其尺寸在10-3-10-6m级。 微观结构：微观结构是指原子和分子层次上的结构。其尺寸在10-6
-10-10m 级。微观结构可以分为晶体、非晶体和胶体三种。 6.材料的密度、表观密度、堆积密度、密实度与孔隙率、填充率与空隙率的概念及计算 密度：材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。（质量密度） 密实体积：不含有孔隙和空隙的体积(V)。 g/cm3 表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。（体积密度） 表观体积：含有孔隙但不含空隙的体积(V0)。（用排水法测得的扣除了材料内部开口孔隙的体积称为近视表观体积，也称视体积。 ㎏/m3或g/cm3 堆积密度：材料在堆积状态下，单位体积的质量。（容装密度） 堆积体积：含有孔隙和空隙的体积（V0’）。 ㎏/m3 密实度：密实度是指材料体积内，被固体物质所充实的程度。 v m = ρv o m = 0ρ' 00 v m ='ρ00100%100%V D V ρρ =??＝%100101??-=W V V m m W ρ
展板一：土木工程简介 土木工程发展历史简述 展板二：古代土木工程 展板三：北京故宫 展板四：都江堰水利工程 展板五：山西应县木塔 展板六：埃及金字塔 展板七：近代土木工程 展板八：帝国大厦 展板九：埃菲尔铁塔 展板十：金门大桥 展板十一：现代土木工程 展板十二：广州塔 展板十三：台北101大厦 展板十四：长江三峡工程 土木工程的展望 展板十五：工程材料发展展望、建造理论发展展望展板十六：建造技术发展展望、土木工程建造场所的拓展 展板十七：香港国际机场 展板十八：榆靖高速公路
土木工程 civil engineering 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。 土木工程范畴 从建造的对象看，土木工程包括建筑工程、道路工程、隧道工程、机场工程、地下工程、市政工程、港口工程、海洋工程、水利工程等。 从使用的材料看，土木工程可分为金属结构、混凝土结构、高分子材料结构、木结构、石结构、土结构等。 从技术性质看，涉及到勘测、设计、施工、管理、养护、维修等。 从职业分工看，有从事土木工程的工程技术人员、工程管理人员、研究人员和教师等。 土木工程教育 为培养土木工程所需的各类人员，世界各国在大学本科教学中都设立土木工程专业。世界上最早培养土木工程师的大学是1747年法国创办的国立路桥学校。我国土木工程教育事业最早出现在1895年创办的北洋西学学堂（后称北洋大学，今天津大学）。 经过一个多世纪，特别是经历改革开放三十多年迅速发展，我国目前已有300多所高等院校开设土木工程本科专业，培养能从事土木工程设计、施工、管理、咨询、监理等方面工作的专业技术人员。
1、孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？ 对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。 对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会发生变化，如：孔隙处的应力集中。 对吸水性的影响：开口大孔，水容易进入但是难以充满；封闭分散的孔隙，水无法进入。当孔隙率大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。 对抗渗性的影响：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；如果孔隙率小，孔隙封闭不连通，则材料不易被水渗透。 对抗冻性的影响：连通的孔隙多，孔隙容易被水充满时，抗冻性差。 对导热性的影响：如果材料内微小、封闭、均匀分布的孔隙多，则导热系数就小，导热性差，保温隔热性能就好。如果材料内孔隙较大，其内空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。 2、建筑钢材的品种与选用 建筑钢材的主要钢种 1）碳素结构钢:牌号的表示方法： Q 屈服点数值—质量等级代号脱氧程度代号Q235—BZ Q235——强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也较好，是钢结构常用的牌号，大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等。Q235良好的塑性可保证钢结构在超载、冲击、焊接、温度应力等不利因素作用下的安全性，因而Q235能满足一般钢结构用钢的要求 Q235-A一般用于只承受静荷载作用的钢结构。含C0.14~0.22% Q235-B适用于承受动荷载焊接的普通钢结构，含C0.12~0.20% Q235-C适用于承受动荷载焊接的重要钢结构，含C≤0.18% Q235-D适用于低温环境使用的承受动荷载焊接的重要钢结构。含C≤0.17% 2)低合金高强度结构钢:牌号的表示方法：Q 屈服点数值质量等级代号 由于合金元素的强化作用，使低合金结构钢不但具有较高的强度，且具有较好的塑性、韧性和可焊性。低合金高强度结构钢广泛应用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别是大型结构、重型结构、大跨度结构、高层建筑、桥梁工程、承受动力荷载和冲击荷载的结构。 3、常用建筑钢材 1)低碳钢热轧圆盘条:强度较低，但塑性好，便于弯折成形，容易焊接。主要用做箍筋，以及作为冷加工的原料，也可作为中、小型钢筋混凝土结构的受力钢筋。 2)钢筋混凝土用热轧钢筋:钢筋混凝土用热轧钢筋共分为四级钢筋，根据其表面状态分为光圆钢筋和带肋钢筋。I级钢筋为光圆钢筋，其余三级为带肋钢筋。I级钢筋不带肋，与混凝土的握裹力不好，其末端需做180?弯钩。 I级钢筋由碳素结构钢轧制，其余均由低合金钢轧制。I级钢筋的强度较低，但塑性及焊接性能很好，便于各种冷加工，因而广泛用作普通钢筋混凝土构件的受力筋及各种钢筋混凝土结构的构造筋。 HRB335级和HRB400级钢筋的强度较高，塑性和焊接性能也较好，故广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。 HRB500级钢筋强度高，但塑性和可焊性较差，可用作预应力钢筋。
《土木工程概论》 论文 院（部）：管理工程学院 专业：信息管理与信息系统题目：伟大的土木工程 班级：信管121 姓名：刘兆森 学号：20120216036
伟大的土木工程 刘兆森信管121 20120216036 关键词:土木工程古代近代认识展望 一．引言 人类出现以来，为了满足住和行以及生产活动的需要，从构木为巢、掘土为穴的原始操作开始，到今天能建造摩天大厦、万米长桥，以至移山填海的宏伟工程，经历了漫长的发展过程。 土木工程的发展贯通古今，它同社会、经济，特别是与科学、技术的发展有密切联系。土木工程内涵丰富，而就其本身而言，则主要是围绕着材料、施工、理论三个方面的演变而不断发展的。为便于叙述，权且将土木工程发展史划为古代土木工程、近代土木工程和现代土木工程三个时代。以17世纪工程结构开始有定量分析，作为近代土木工程时代的开端；把第二次世界大战后科学技术的突飞猛进，作为现代土木工程时代的起点。 土木工程具有综合性、实践性、社会性等属性，牵涉面十分广阔，这个简史只是就发展的某些侧面作概略的描述。下面将分别介绍各个时期土木工程的历史发展： 二．古代土木工程 土木工程的古代时期是从新石器时代开始的。随着人类文明的进步和生产经验的积累，古代土木工程的发展大体上可分为萌芽时期、
形成时期和发达时期。 1.萌芽时期 大致在新石器时代，原始人为避风雨、防兽害，利用天然的掩蔽物，例如山洞和森林作为住处。当人们学会播种收获、驯养动物以后，天然的山洞和森林已不能满足需要，于是使用简单的木、石、骨制工具，伐木采石，以粘土、木材和石头等，模仿天然掩蔽物建造居住场所，开始了人类最早的土木工程活动。 随着氏族群体日益繁衍，人们聚居在一起，共同劳动和生活。从中国西安半坡村遗址还可看到有条不紊的聚落布局，在浐河东岸的台地上遗存有密集排列的40～50座住房，在其中心部分有一座规模相当大的（平面约为12.5×14米）房屋，可能是会堂。各房屋之间筑有夯土道路，居住区周围挖有深、宽各约5米的防范袭击的大壕沟，上面架有独木桥。 这时期的土木工程还只是使用石斧、石刀、石锛、石凿等简单的工具，所用的材料都是取自当地的天然材料，如茅草、竹、芦苇、树枝、树皮和树叶、砾石、泥土等。掌握了伐木技术以后，就使用较大的树干做骨架；有了锻烧加工技术，就使用红烧土、白灰粉、土坯等，并逐渐懂得使用草筋泥、混合土等复合材料。人们开始使用简单的工具和天然材料建房、筑路、挖渠、造桥，土木工程完成了从无到有的萌芽阶段。 2.形成时期
《工程管理概论》 一、考试时间：150分钟； 二、考试题型（100分）： 1.单项选择（共20小题，每小题1分，共20分） 2.多项选择（共5小题，每小题2分，共10分） 3.名词解释（共5小题，每小题3分，共15分） 4.简答题（共5小题，每小题6分，共30分） 5.论述题（共2小题，第一小题12分，第二小题13分，共25分） 一、单项选择题（本大题共20小题, 每小题1 分, 共20 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的, 请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.进行土木工程活动时的技术方面的主要内容是【P1】 A.勘察设计 B.制定法规 C.企业经营 D.施工组织 2.高等教育培养的高级技术人才是指【P7 】 A.硕士及以上层次 B.高职生及以上层次 C.本科生及以上层次 D.中专生及以上层次 3.近代土木工程材料是【P11】 A.砖 B.木 C.钢材 D.塑料 4.板的长,宽两方向的尺寸远大于其高度,板的作用效应主要是【P24 】 A.剪力 B.拉力 C.扭矩 D.弯矩 5.由材料,截面及连接方式所构成的抗拉能力,抗弯能力和抗剪能力,以及结构所能经受的变形,位移或沉陷量,称为【P27】 A.作用效应 B.基本功能 C.抵抗能力 D.受力特点 6.下列属于特种结构的是【P62】 A.高层写字楼 B.地下建筑 C.桥梁 D.烟囱 7.路面有高级,次高级,中级和低级4种,混凝土路面属于【P91 】 A.高级 B.次高级 C.中级 D.低级 8.为保证路面排水,路面要做一定坡度,路肩坡度比路拱坡度【P92 】 A.小1% B.大1% C.小3% D.大3% 9.铁路技术等级为Ⅰ级的,在路网中起骨干作用,在一般地段,路线最小圆曲线半径为【P98 】 A.400m B.600m C.800m D.1000m 10.按照建筑程序，当批准立项后，才能对项目建设书所列内容进行【P122 】 A.可行性研究 B.选择建设地点 C.编制设计任务书 D.编制设计文件 11.编制施工预算属于【P125 】 A.现场准备 B.技术准备 C.物资准备 D.人员准备 12.土木工程考虑抗震设防后必须会增加建设资金，抗震设计的原则【P151】 A.小震可修 B.中震可修 C.中震不坏 D.大震不坏 13.预制桩沉桩的施工方法有【P130】 A.锤击打入法 B.人工挖孔法 C.机械钻孔法 D.沉管压入法 14.建设单位组成招标工作班子后的下一步工作是【P137】 A.准备招标文件 B.申请招标文件 C.编制招标文件 D.发布招标信息 15.土木工程建设和使用过程中，要预防土木工程可能受到的自然灾害和人为灾害。下列自
土木工程材料 第一章 1.土木工程材料：指土木工程中使用的各种材料及制品 2.土木工程材料的分类： 按来源：天然材料及人造材料； 按部位：屋面、墙体和地面材料等； 按功能：结构材料和功能材料； 按组成物质：无机材料、有机材料和复合材料 无机材料： 金属材料 黑色金属、有色金属 非金属材料 天然石材、烧土制品、胶凝材料、混凝土及砂浆 有机材料： 植物材料、沥青材料、合成高分子材料 复合材料： 无机非金属材料与有机材料复合、 金属材料与无机非金属材料复合 金属材料与有机材料复合 3.材料的组成 化学组成：化学组成是指构成材料的化学成分(元素或化合物)。 物相组成：物相是具有相同物理、化学性质，一定化学成分和结构特征的物质。 4.材料的结构和构造：泛指材料各组成部分之间的结合方式及其在空间排列分布的规律。 材料的结构按尺度范围可分为: 宏观结构：是指用肉眼或放大镜可分辨出的结构状况，其尺度范围在10-3m 级以上。 介观结构(显微结构、纳米结构）：是指用光学显微镜和一般扫描透射电子显微镜所能观察到的结构，是介于宏观和微观之间的结构。尺度范围在10-3m~10-9m 。按尺度范围，还可分为显微结构和纳米结构。显微结构是指用光学显微镜所能观察到的结构，其尺度范围在10-3m~10-7m 。纳米结构是指一般扫描透射电子显微镜所能观察到的结构。其尺度范围在10-7m~10-9m 。 微观结构指原子或分子层次的结构。分为晶体和玻璃体。 晶体是质点（原子、分子、离子）按一定规律在空间重复排列的固体，具有一定的几何形状和物理性质。晶体质点间结合键的特性决定晶体材料的特性。 玻璃体是熔融物在急冷时，质点来不及按一定规律排列而形成的内部质点无序排列的固体或固态液体。 材料的构造：是指具有特定性质的材料结构单元的相互搭配情况。 5.密度：指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。m p v = 近似密度：指材料在包含闭口孔隙条件下，单位体积的质量。'm p v = 表观密度（容重）：指材料在自然状态下，单位体积的质量。00 m p v =
现代土木工程发展趋势 【摘要】现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。本文论述了土木工程的涵义、现状及未来的发展趋势。 【关键词】土木工程;现状;发展趋势 0.引言 纵观人类文明史，土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。在我国的现代化建设中，土木工程业越来越成为国民经济发展的支柱产业。同时，随着社会和科技的发展，建筑物的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化，所采用的新材料、新设备、新的结构技术和施工技术日新月异，节能技术、信息控制技术、生态技术等日益与建筑相结合，建筑业和建筑物本身正在成为许多新技术的复合载体。而超高层和超大跨度建筑、特大跨度桥梁及作为大型复杂结构核心的现代结构技术则成为代表一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。所有这一切都说明在土木工程中越来越体现了技术与创新的作用，谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势。谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。 1.土木工程的涵义 土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施，如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。经过多年的发展，目前土木工程的实践和研究己取得显著成就，无论是结构的力学分析，还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段，都有了非常大的突破;特别是近若干年，在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人。但展望未来，土木工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步探讨。 2.土木工程的发展现状 我国的土木工程建设从20世纪50年代起一直没有停过，且发展很快，尤其在近年来，发展极为迅猛，几乎整个中国成了一个大的建设工地。新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水
第一章绪论 1．材料按化学成分一般可分为哪两大类？从材料学意义上又分为哪三大类？ 答：材料按化学成分可分为无机和有机两大类；从材料学意义上可分为金属材料、无机非金属材料和有机材料三大类。 2．我国的四级标准体系是什么？我国的标准表示方法由哪四部分构成？ 答：（1）我国的四级标准体系是由国家标准、行业标准、地方标准、企业标准组成的体系。其具体解释如下： ①国家标准有强制性标准（代号GB）、推荐性标准（代号GB／T）。 ②行业标准包括建工行业标准（代号JG）、建材行业标准（代号JC）、冶金行业标准（代号YB）、交通行业标准（代号JT）等。 ③地方标准（代号DB）和企业标准（代号QB）。 （2）我国的标准表示方法，是由标准名称、部门代号、编号和批准年份四部分组成的。 3．材料的密度、表观密度、孔隙率之间有何关系？ 答：密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，计算公式为： 表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量，计算公式为： 孔隙率是指材料内部孔隙体积（V p）占材料总体积（V0）的百分率，计算公式为： 一般来说，ρ＞ρ0，密度越高，表观密度越大，孔隙率越小；孔隙率越大，表观密度不
一定小，密度不一定小。 4．可以从哪些方面分析材料中的孔隙对材料性质的影响？ 答：一般认为孔隙可从两个方面对材料的性能产生影响：一是孔隙的多少，二是孔隙的特征。 （1）孔隙率 材料中含有孔隙的多少常用孔隙率表示。孔隙率是指材料内部孔隙体积（V p）占材料总体积（V0）的百分率。 （2）材料的孔隙分类 材料的孔隙特征包括许多内容，按其不同特征分类如下： ①按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为微孔、细孔和大孔三种。 ②按孔隙之间是否相互贯通，把孔隙分为互相隔开的孤立孔和互相贯通的连通孔。 ③按孔隙与外界是否连通，把孔隙分为与外界相连通的开口孔和不相连通的封闭孔。 若把开口孔的孔体积记为V K，闭口孔的孔体积记为V B，则有另 外，定义开口孔孔隙率为，闭口孔孔隙率为，则孔隙率： 。 5．材料的强度、塑性、弹性、脆性、韧性、硬度、耐磨性的定义是什么？ 答：（1）材料的强度是指材料在外力作用下不至破坏时能承受的最大应力。 （2）材料的弹性是指材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形