土木工程概论

土木工程概论
土木工程是利用物理、化学等科学原理，运用建筑材料，遵循技术规范，解决建造工
程所面临的各种问题，从而完成各种建筑、交通运输、水利、环境保护等工程的科学。

土木工程有激励建设、维护和发展建设的功能，主要指在建筑、交通运输、水利、环
境保护等专业的工程经济服务，通过建设各种建筑物、搭建设施、改善环境等形式满足社
会需要，为社会提供有益的服务。

土木工程又称城市基础设施大类工程，主要分为建筑工程、交通运输工程、水利工程、给排水工程、隧道工程、环境工程等几大方向。

土木工程的具体工作和服务内容有：建筑建设，如构筑各种专业建筑、厂房、建筑结构、新建建筑物和改建旧建筑物；交通运输工程，如公路、铁路、水运河道、港口维护等；水利工程，如河流改造、建设水库、河道改建和治理、水质改善等；环境工程，如臭氧层
保护、园林规划、污水处理、水污染防治等。

土木工程是社会建设不可或缺的重要组成部分，结合当今社会的各种需求，土木工程
的发展将受到越来越多的重视。

它是一个技术性极高的行业，需要具有一定的科学技术水
平和较高的管理水平，工程所存在的工程经济、政策法规、自然环境、施工安全、工程决
策等方面的因素，都需要相应的专业知识和技术能力，从而来保障工程的建设和施工质量。

土木工程概论教案第一章：土木工程概述1.1 课程介绍了解土木工程的定义、范围和重要性理解土木工程与其他工程学科的区别1.2 土木工程的历史发展回顾土木工程的发展历程了解重要的人物、事件和里程碑1.3 土木工程的分支领域介绍结构工程、地质工程、交通工程等主要分支解释每个分支的基本概念和应用1.4 土木工程师的角色和责任描述土木工程师的工作职责强调职业道德和社会责任感第二章：土木工程材料2.1 材料概述了解土木工程中常用材料的类型和特性掌握材料的力学、热学、化学等基本性质2.2 常见结构材料学习混凝土、钢筋、木材等结构材料的规格和应用探讨材料的耐久性和可持续性2.3 土工材料研究土壤、岩石等土工材料的性质和分类掌握土工材料在工程中的作用和处理方法2.4 材料测试与检测介绍材料测试的方法和设备强调材料质量控制的重要性第三章：土木工程设计原理3.1 结构设计原则学习结构设计的标准和规范理解结构安全、可靠性和经济性的平衡3.2 力学基础复习力学的基本原理，如受力分析、应力、应变等掌握力学在土木工程中的应用3.3 结构分析方法学习静力、动力、稳定等结构分析方法探讨计算机辅助设计（CAD）和结构分析软件的使用3.4 工程实例分析分析具体的土木工程案例理解设计原理在实际工程中的应用和挑战第四章：土木工程施工技术4.1 施工准备与组织了解施工前的准备工作学习施工组织设计和施工方案的制定4.2 施工技术与工艺掌握常用施工技术和工艺，如桩基、地下工程、混凝土浇筑等强调施工安全和质量控制4.3 施工管理学习施工进度管理、成本控制、合同管理等探讨项目管理软件和信息技术在施工中的应用4.4 工程实例分析分析具体的土木工程施工案例理解施工技术在实际工程中的应用和挑战第五章：土木工程可持续发展5.1 可持续发展概述了解可持续发展的概念和原则强调可持续发展在土木工程中的重要性5.2 绿色建筑设计学习绿色建筑的设计原则和方法探讨绿色建筑的评价体系和认证标准5.3 环境管理与保护掌握环境保护的原则和技术了解土木工程对环境的影响和应对措施5.4 工程实例分析分析具体的可持续发展土木工程案例理解可持续发展在实际工程中的应用和挑战第六章：土木工程经济与投资分析6.1 工程经济原理了解现金流、投资回报期、内部收益率等基本经济概念掌握成本估算、预算编制和财务分析的方法6.2 项目投资与融资学习项目投资的基本流程和融资方式探讨政府资金、私人投资和公私合营模式6.3 成本控制与风险管理掌握成本控制策略和风险识别、评估方法了解合同管理和争议解决的相关知识6.4 工程实例分析分析具体的土木工程经济与投资案例理解经济分析在实际工程中的应用和挑战第七章：土木工程项目管理7.1 项目管理概述了解项目管理的基本原理和方法掌握项目规划、执行、监控和收尾的流程7.2 项目组织与管理团队学习项目组织结构和管理角色的职责探讨团队建设、沟通和协调的技巧7.3 项目进度与资源管理掌握项目进度计划的制定和调整方法了解资源分配、优化和绩效评估的策略7.4 工程实例分析分析具体的土木工程项目管理案例理解项目管理在实际工程中的应用和挑战第八章：结构工程8.1 结构工程概述了解结构工程的研究对象和内容掌握结构设计的基本原则和方法8.2 常见结构类型学习梁、板、柱、框架等常见结构类型探讨不同结构类型的应用场景和设计要求8.3 结构分析与计算掌握结构受力分析、内力计算和变形控制的方法了解结构稳定性、屈曲和扭转的分析原理8.4 工程实例分析分析具体的结构工程案例理解结构工程在实际工程中的应用和挑战第九章：地质与岩土工程9.1 地质工程概述了解地质工程的研究对象和内容掌握地质调查、勘察和评价的方法9.2 岩土工程设计学习岩土工程的分类和设计原则探讨地基处理、边坡稳定和地下工程的设计方法9.3 岩土工程测试与监测掌握岩土工程测试的方法和设备强调监测在岩土工程中的重要性9.4 工程实例分析分析具体的地质与岩土工程案例理解地质工程在实际工程中的应用和挑战第十章：交通工程与道路设计10.1 交通工程概述了解交通工程的研究对象和内容掌握交通规划、设计和管理的基本原则10.2 道路工程设计学习道路工程的规划、设计和施工要求探讨道路几何设计、交通标志和信号系统的设计方法10.3 交通设施与服务学习桥梁、隧道、公交车站等交通设施的设计和施工了解交通信息服务、智能交通系统的发展趋势10.4 工程实例分析分析具体的交通工程与道路设计案例理解交通工程在实际工程中的应用和挑战第十一章：水利工程11.1 水利工程概述了解水利工程的研究对象和内容掌握水利工程的设计原则和方法11.2 水利工程类型学习河流治理、水库、水电站等水利工程类型探讨不同水利工程的应用场景和设计要求11.3 水利工程计算与分析掌握水文、水力计算和水库运行管理的方法了解水利工程的经济分析和环境影响评价11.4 工程实例分析分析具体的水利工程案例理解水利工程在实际工程中的应用和挑战第十二章：环境工程12.1 环境工程概述了解环境工程的研究对象和内容掌握环境工程的设计原则和方法12.2 污水处理与回收学习污水处理技术、设备及其运行管理探讨废水回收和再利用的方法和策略12.3 废气处理与控制掌握废气污染物的控制技术和设备了解大气污染防治和排放标准12.4 工程实例分析分析具体的环境工程案例理解环境工程在实际工程中的应用和挑战第十三章：建筑工程与室内设计13.1 建筑工程概述了解建筑工程的研究对象和内容掌握建筑物的设计原则和方法13.2 建筑结构设计学习建筑结构类型、设计要求和计算方法探讨建筑结构的安全性、可靠性和经济性13.3 室内设计与装修学习室内设计的基本原则和方法探讨室内装修的材料、工艺和趋势13.4 工程实例分析分析具体的建筑工程与室内设计案例理解建筑工程和室内设计在实际工程中的应用和挑战第十四章：园林景观工程14.1 园林景观工程概述了解园林景观工程的研究对象和内容掌握园林景观工程的设计原则和方法14.2 园林景观设计学习园林景观设计的基本原则和方法探讨园林景观的植物配置、空间布局和风格特点14.3 园林景观施工与养护掌握园林景观施工技术、材料和设备强调园林景观养护和管理的重要性14.4 工程实例分析分析具体的园林景观工程案例理解园林景观工程在实际工程中的应用和挑战第十五章：建筑工程管理与法规15.1 建筑工程管理概述了解建筑工程管理的任务和目标掌握建筑工程管理的流程和方法15.2 建筑工程法规与标准学习建筑工程相关的法律法规、规范和标准强调建筑工程法律意识和合规性15.3 建筑工程招投标管理掌握招投标的程序、要求和策略了解建筑工程合同管理和风险控制15.4 工程实例分析分析具体的建筑工程管理与法规案例理解建筑工程管理在实际工程中的应用和挑战重点和难点解析。

土木工程概论土木工程是一门研究土壤力学、结构力学以及建筑材料等相关学科的工程学科。

它的主要目标是通过设计、建造和维护基础设施，为人类社会提供各种各样的建筑物和工程项目。

本文将介绍土木工程的定义、历史背景、主要领域以及职业发展前景。

一、定义土木工程是应用自然科学原理和技术手段，在土地上建造、维护和改善人类居住、工作和生活环境的学科。

这些工程项目包括房屋、桥梁、道路、隧道、水利工程和污水处理等。

二、历史背景土木工程起源于古代文明时期，人们开始建造居住和防御设施，以满足其生活和安全的需求。

古代的土木工程主要集中在城市规划、水利工程和道路建设方面。

随着科学技术的进步，土木工程逐渐发展为一门系统的学科，并在现代社会中起到至关重要的作用。

三、主要领域1. 结构工程：结构工程是土木工程的核心领域，其主要研究并设计建筑物和工程结构的安全性、可靠性和稳定性。

结构工程师使用各种工程材料和方法，确保建筑物能够经受住自然和人为因素的影响。

2. 水利工程：水利工程关注水资源的管理和利用，包括灌溉系统、排水系统、水坝和水电站等。

水利工程师致力于保护和提供可持续的水资源，以满足农业、工业和城市的需求。

3. 交通工程：交通工程研究并设计道路、桥梁和交通系统，以确保人们能够高效地在城市和乡村之间移动。

交通工程师考虑流量和安全等因素，提供可靠的交通解决方案。

4. 土木工程技术：土木工程技术关注土地规划、建筑地质、土壤力学和结构分析等方面。

土木工程技术人员利用各种技术手段，为土木工程项目的设计和施工提供必要的支持和指导。

四、职业发展前景由于人口增长和城市化进程的推动，土木工程师的需求将持续增长。

在许多国家，土木工程师是高度受到重视的职业，他们在设计和建造各种基础设施项目中起到关键作用。

土木工程师可以在政府部门、咨询公司、建筑公司和大型工程项目中找到就业机会。

他们可以担任设计师、项目经理、监理工程师和研发人员等职位。

随着技术的不断进步，土木工程师还可以应用新的技术，例如计算机辅助设计（CAD）和建筑信息模型（BIM），提高工作效率和精确性。

第一章1.土木工程的含义：土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设涉及的工程材料和设备相关的勘测、设计、施工和保养维修等技术活动，也指工程建设的对象，如房屋、道路、给水排水以及防护工程。

2.土木工程的分支：结构工程、水资源工程、环境工程、交通工程、测量工程、岩土工程。

3.结构工程：结构工程是与建筑和桥梁结构设计及建造相关的科学技术。

4.水资源工程：水资源工程涉及水供应和水系网络、洪水和洪涝灾害的控制、水利和水质相关的环境问题以及水质环境的遥感预测的规划、管理、设计和营运等。

5.环境工程：环境工程不仅涉及水的环境问题，还包括空气质量和土地的使用。

6.交通工程：交通工程是采用某种方式将人群或物体有序高效地从一个地方运送到另一个地方的科学技术。

7.测量工程：测量工程是对地表进行精密测量以获取工程项目所在位置的可靠信息。

8.岩土工程：岩土工程是土木工程中处理工程项目设计施工中与土、岩石和地下水相关的专门技术。

9.科学、技术与工程的关系：工程是创造性地应用科学原理来进行结构、机械、仪器设备或者整个制造工艺的设计和生产，其设计和生产的内容可以是其中单一个体，也可以是许多单体的组合，所有的东西都可依据设计重复制造生产出来，其在特定使用条件下的性能是可预知的，并符合产品的功用、经济性和安全性要求。

技术是人运用自己的知识，采用工具或其他方式使人们生活得更方便或舒适。

科学和技术常常是密切关联的，科学是技术得以存在的基础，技术是科学理论的应用，科学和技术进步相辅相成。

10.土木工程师的工作范围：1.丈量和测绘地表2.设计并指导桥梁、隧道、房屋、堤坝和海岸结构的施工3.道路、公路、铁路和机场的规划、设计和施工4.高效交通流程和控制的系统设计5.水利灌溉和防洪工程的设计和施工6.给水排水体系以及废弃物处置7.管理大型工程项目。

11.土木工程师的工作步骤：1.工程设计，包括收集资料、与业主交流、出图2.造价，对设计进行调整、限额设计3.施工，按图施工4.指导工程设施的正常使用和日常维护工作。

土木工程概论教案第一章：土木工程概述1.1 土木工程的定义1.2 土木工程的主要分支1.3 土木工程师的工作内容1.4 土木工程的历史发展1.5 本章小结第二章：土木工程材料2.1 常用建筑材料的特点和用途2.2 建筑钢材的性能和应用2.3 混凝土的组成和性质2.4 土木工程中其他重要材料2.5 本章小结第三章：土木工程测量3.1 测量学的基本概念3.2 测量仪器的使用和维护3.3 地形图的绘制和应用3.4 施工测量的方法和技术3.5 本章小结第四章：土木工程结构设计4.1 结构设计的基本原则4.2 常用结构材料的强度计算4.3 受力分析和内力计算4.4 结构设计和计算方法4.5 本章小结第五章：土木工程施工技术5.1 施工组织设计的基本内容5.2 施工工艺和方法的选择5.3 施工机械和设备的使用5.4 施工质量和安全管理5.5 本章小结第六章：土木工程规划与管理6.1 工程项目规划的基本步骤6.2 资源分配与时间管理6.3 成本估算与控制6.4 质量管理6.5 环境与可持续性考虑6.6 本章小结第七章：土木工程结构分析7.1 结构分析方法简介7.2 弹性理论7.3 塑性理论7.4 动力分析7.5 计算机在结构分析中的应用7.6 本章小结第八章：土木工程案例研究8.1 案例选择与分析方法8.2 案例一：大跨桥梁设计8.3 案例二：高层建筑施工8.4 案例三：水利工程规划8.5 案例四：地震灾区重建8.6 本章小结第九章：土木工程与可持续发展9.1 可持续发展的概念9.2 土木工程与环境的关系9.3 绿色建筑与节能技术9.4 生态环境保护与修复9.5 社会责任与伦理9.6 本章小结第十章：未来土木工程发展趋势10.1 技术进步与创新10.2 智能化与自动化10.3 跨学科研究与综合应用10.4 全球化的挑战与机遇10.5 教育与培训的重要性10.6 本章小结重点和难点解析重点环节1：土木工程的基本概念和分支补充和说明：确保学生能够理解土木工程的核心概念，并了解不同分支领域如结构工程、地质工程、交通工程等的基本原理和实际应用。

第一章绪论1、土木工程定义：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。

2、土木工程的分类：包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程、铁道工程、桥梁工程、隧道工程、机场工程、地下工程、给水排水工程、港口码头工程等。

第二章基础工程1、基础：建在地基上，是上部结构构件的应力有效扩散，使之与土层强度相匹配的的过渡结构。

2、浅基础：通常把位于天然地基上、埋置深度小于5m的一般基础（柱基或墙基）以及埋置深度虽超过5m，但小于基础宽度的大尺寸基础（如箱型基础），统称为天然地基上的浅基础。

深基础：位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础，称为深基础。

3、浅基础（独立基础、条形基础、筏板基础和沉箱基础）深基础（桩基础、沉井基础、沉箱基础）4、地基：是指承托土木工程基础的这一部分很小的场地。

5、岩土工程勘察的目的：查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区做出工程地质评价。

岩土工程勘察的任务：按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性状的影响，并结合工程设计、施工条件以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提出岩土工程问题及解决问题的决策性具体建议，并提出基础、边坡等工程的设计准则和岩土工程施工的指导性意见，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。

岩土工程勘察的三个阶段：可行性研究勘察（选址勘察）、初步勘查、详细勘察。

6、勘探的方法：钻探、井探、槽探、洞探、地球物理勘探等。

第四章建筑工程1、建筑物的基本构件：板、梁、柱、拱。

2、我国以24m为界限，低于24m者称为多层建筑。

超过100m的为超高层。

第五章交通土建工程1、交通体系：由铁路、道路、水运、航空和管道五种运输方式构成的大系统，共同承担着客、货的集散与交流。

2、道路定义：道路是提供各种车辆和行人等通行的工程设施。

土木工程概论第一章1．土木工程的概念。

答：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，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。

2．现代土木工程的特点是什么？答：1）功能要求的多样化2）城市建设立体化3）交通工程快速化4）工程建设大型化3．未来的土木工程材料发展方向是什么？答：工程材料向轻质，高强，多功能化发展。

4．土木工程专业的主要课程有哪些？答：土木工程的专业知识与技术包括建筑结构的设计理论和方法，土木工程技术与组织管理，房屋建筑学，工程经济，建筑法规，土木工程材料，基础工程，结构实验，土木工程抗震设计等。

5．我国高等院校土木工程专业的培养目标是什么？答；我国高等院校土木工程专业的培养目标是：培养适应社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，掌握土木工程科学的基本理论和基本知识，获得土木工程工程师基本训练，具有创新精神的高级工程科学技术人才，毕业后能从事土木工程设计，施工与管理工作，具有初步的工程规划与研究开发的能力。

6．法国巴黎的标志性建筑是什么？答：埃菲尔铁塔是巴黎的标志之一。

7．中国古代最著名的砖石结构是什么？答：中国古代的砖石结构最著名的当数万里长城和赵州桥。

8．水泥是谁发明的？答：1824年波特兰发明了水泥。

9．中国目前最高的建筑的情况。

答：中国台湾的台北101大厦高508米，位居世界第一，上海环球金融中心大厦高492米位居世界第二。

上海金茂大厦高420.5米，居世界第五。

第二章1．混凝土和砂浆的主要组成材料是什么？混凝土，普通混凝土的概念。

水泥的概念。

答：1）砂是混凝土和砂浆的主要组成材料之一。

2）混凝土是由胶结材料，骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。

3)普通混凝土是有水泥，粗骨料（碎石或卵石）细骨料（砂）和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。

4）水泥是粉状的水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体，并形成硬石材的材料。

⼟⽊⼯程概论-正⽂第⼀章绪论第⼀节⼟⽊⼯程的定义、特点与作⽤⼀、⼟⽊⼯程的定义⼟⽊⼯程在国务院学位委员会的学科简介中,被定义为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(建在地上⼆地下⼆⽔中的各种⼯程设施),也指⼯程建设所应⽤的材料⼆设备和所进⾏的勘测⼆设计⼆施⼯⼆保养⼆维修等技术三从该定义看出,⼟⽊⼯程具有以下的三层含义三第⼀层,⼟⽊⼯程是指各类⼯程设施,即⼯程建设的对象三⼯程设施的范围⾮常⼴泛,既包含建造在地上或地下⼆陆上或⽔中,直接或间接为⼈类⽣活⼆⽣产⼆⼯作⼆科研⼆国防服务的各种⼯程设施,⼜包含运河⼆⽔库⼆⼤坝⼆⽔渠等⽔利⼯程设施三如房屋建筑⼯程⼆道路⼯程⼆铁路⼯程⼆管道运输⼯程⼆隧道⼯程⼆桥梁⼯程⼆运河⼯程⼆堤坝⼯程⼆港⼝⼯程⼆电站与输变电站⼯程⼆飞机场⼯程⼆海洋平台⼯程⼆给⽔排⽔⼯程⼆防灾减灾⼯程⼆防护⼯程等三第⼆层,⼟⽊⼯程是指⼯程建设所需的⼯程材料和⼯程机械设备三其中,⼯程机械设备既包括⽣产⼟⽊⼯程材料的⽣产机械,也包括⼟⽊⼯程建设过程中的施⼯机械三第三层,⼟⽊⼯程是指⼀门学科三这既指勘察⼆测绘⼆规划⼆设计等科学技术活动,也指施⼯⼆维护⼆维修⼆保养⼆改造⼆加固⼆运⾏管理等⽣产技术活动,还包括⼟⽊⼯程材料性能试验⼆⼯程结构性能试验⼆⼯程安全性检测等试验技术活动三⼟⽊⼯程是⼀个涉及⾯极⼴的普适性⾏业三⼟⽊⼯程的英⽂为C i v i l E n g i n e e r i n g,意为民⽤⼯程 ,它的原意是与军事⼯程 (M i l i t a r y E n g i n e e r i n g)相对应的,即指除了服务于战争设施以外的⼆⼀切为了⽣活和⽣产所需要的民⽤⼯程设施的总称,但后来,这个界定就不那么明确了三按照学科的划分,地下防护⼯程⼆航天发射塔架等设施也属于⼟⽊⼯程的范畴三⽬前,⼟⽊⼯程已发展出许多分⽀,如房屋建筑⼯程⼆铁路⼯程⼆道路⼯程⼆飞机场⼯程⼆桥梁⼯程⼆隧道及地下⼯程⼆特种⼯程结构⼆给⽔排⽔⼯程⼆城市供热供燃⽓⼯程⼆港⼝⼯程⼆⽔利⼯程等学科三其中,有些分⽀,如⽔利⼯程,由于⾃⾝⼯程对象的不断增多及专门科学技术的发展,已从⼟⽊⼯程中分化出来成为独⽴的学科体系,但是它们在很⼤程度上仍具有⼟⽊⼯程的共性三⼟⽊⼯程的要素和⽬的如图11所⽰三10 2 0⼆、⼟⽊⼯程的特点⼟⽊⼯程作为⼀门应⽤科学技术,具有以下⼏个基本属性三1.综合性建造⼀项⼯程⼀般要经过勘察⼆设计⼆施⼯和运⾏管理四个阶段,需要运⽤⼯程地质勘察⼆⼯程测量⼆⼟⼒学⼆⼯程⼒学⼆⼯程设计⼆建筑材料⼆建筑设备⼆⼯程机械⼆建筑经济⼆⼯程管理等多个学科的知识,因⽽⼟⽊⼯程是⼀门涉及学科范围众多的综合性学科三2.社会性⼟⽊⼯程的发展伴随着⼈类社会的进步和社会不同历史时期的科学技术⼆管理⽔平的提⾼⽽发展三它所建造的⼯程设施反映出各个历史时期社会经济⼆⽂化⼆科学⼆技术发展的⽔平,因⽽⼟⽊⼯程也成为社会历史发展的见证之⼀三例如,远古时代,⼈们就开始修筑简陋的房舍⼆道路⼆桥梁和沟渠,以满⾜简单的⽣活和⽣产需要三后来,⼈们为了适应战争⼆⽣产⼆⽣活及宗教传播的需要,兴建了城池⼆运河⼆宫殿⼆寺庙及其他各种建筑物,如我国的长城⼆都江堰⼆京杭⼤运河(见图12)等三(a)京杭⼤运河实景图(b)地图上的⼤运河图12京杭⼤运河3.实践性影响⼟⽊⼯程的因素既多⼜错综复杂,因⽽⼟⽊⼯程是具有很强实践性的学科三在早期,⼟⽊⼯程是通过⼯程实践,总结成功的经验,尤其是吸取失败的教训发展起来的三从17世纪开始,以伽利略和⽜顿开始研究的近代⼒学同⼟⽊⼯程实践结合起来,逐渐形成以材料⼒学⼆结构⼒学⼆流体⼒学⼆⼟⼒学⼆岩体⼒学等作为⼒学理论框架的应⽤学科三这样⼟⽊⼯程才逐渐从经验发展成为科学三在⼟⽊⼯程的发展过程中,⼯程实践经验常先⾏于理论,⼯程事故常显⽰出未能预见的新因素,触发新理论的研究和发展三从古⾄今,不少⼯程问题的处理,在很⼤程度上仍然依靠实践经验三4.技术、经济和艺术的统⼀性⼟⽊⼯程既然是为⼈类⽣活⼆⽣产和娱乐服务的,那么它必然与社会相应历史时期的技术⼆经济和艺术相协调⼆相统⼀三⼈们⼒求建造最经济的⼯程设施,⽤以满⾜使⽤者的各种3需求(包括审美要求)三⽽⼀项⼯程的经济性⼜和各项技术活动密切相关,如⼯程选址⼆总体规划⼆设计和施⼯技术等,这些都影响着⼯程建设的总投资⼆⼯程建成后的经济效益和使⽤期间的维修费⽤三5.建造过程的单项性⼟⽊⼯程⼀般按照建设单位的设计任务书和招标要求进⾏单项设计⼆单项施⼯,并且多数是在⾃然环境中建造三⼟⽊⼯程的建造周期较长,⼤⾃然和社会环境的风险较多,因⽽建造过程中的质量和安全问题⼗分重要三三、⼟⽊⼯程的地位与作⽤1.⼟⽊⼯程是关乎⼈类⽣存的基础性产业⼈类⽣存与⽣活离不开⾐⼆⾷⼆住⼆⾏四件⼤事,⽽⼟⽊⼯程密切联系着每个⼈⽣活中的这四件事三(1)⾐:纺纱⼆织布⼆制⾐等均要在⼯⼚内进⾏,这与⼟⽊⼯程间接有关三(2)⾷:打井取⽔(见图13),筑渠灌溉,建⽔库蓄⽔,建粮⾷加⼯⼚⼆粮仓⼆冷库等,这都与⼟⽊⼯程间接有关三(3)住:⼈类的⽣活⼆⽣产离不开房屋建筑,这与⼟⽊⼯程直接有关三(4)⾏:铁路(见图14)⼆公路⼆机场⼆港⼝⼆码头⼆运河等交通⼯程设施离不开⼟⽊⼯程,这与⼟⽊⼯程直接有关三图13 坎⼉井图14 铁路轨道2.⼟⽊⼯程是国民经济发展的带动性⾏业1)⼟⽊⼯程涉及⾏业众多⼟⽊⼯程的上游和下游企业很多,涉及多个部门,如冶⾦⼆建材⼆机械制造⼆运输等⾏业三⼟⽊⼯程物资消耗占全国总消耗量的⽐例分别为钢材25%⼆⽊材40%⼆⽔泥70%⼆玻璃76%⼆塑料25%⼆运输量28%三⼟⽊⼯程的发展带动了相关产业的发展和繁荣三图15 三峡⼤坝2)⼟⽊⼯程是挖掘和吸纳劳动⼒资源的重要平台⼟⽊⼯程属于劳动密集型产业,其容纳的就业⼈数占全社会劳动者⼈数的8%左右,是转移农村富余劳动⼒,解决就业问题的主要途径三同时⼟⽊⼯程的劳务输出是我国对外输出的重要⽅⾯三3)⼟⽊⼯程可以⼤幅度拉动国民经济增长政府扩⼤内需采取积极的财政政策时,重要的资⾦投向就是⼟⽊⼯程⽅⾯的基础建设三⼀些⼤型基本建设⼯程,投资⾮常巨⼤,如京九铁路全长超过2000k m ,预算投⼊超过400亿元;举世闻名的三峡⼯程(见图15),混凝⼟⽤量达2.643?400107m3,总库容3.93?1010m3,决算总投资超过2000亿元;京沪⾼铁⼯程⼆南⽔北调⼯程⼆西⽓东输⼯程⼆青藏铁路⼯程等的总投资均超过千亿元三4)⼟⽊⼯程能够吸收⼤量的消费资⾦当⼈民的⽣活⽔平提⾼到⼀定程度时,社会消费资⾦会有较⼤幅度的增加三这时,会出现三种情况:⼀是增加消费,使消费资⾦转化为⽣产资⾦,从⽽刺激⽣产,使经济向良性循环的⽅向发展;⼆是消费结构不合理,市场存在供不应求现象,这时消费资⾦的⼤幅增加会引起通货膨胀;三是储蓄资⾦增加,这对市场是潜在的压⼒,却不能通过市场机制⽤于⽣产,若处理不当则可能引起⽣产萎缩三如果后两种情况同时存在,问题就更为严重三许多国家的经验都表明,把社会消费资⾦(包括储蓄)吸引到住宅消费上来是⼀个两全其美的办法三⼀⽅⾯为社会消费资⾦提供了良好的出路,另⼀⽅⾯为⼟⽊⼯程提供了⼤量的⽣产资⾦,从⽽达到引导消费⼆调整消费结构,促进⽣产的效果三5)⼟⽊⼯程是国家实现经济宏观调控的重要⽅法⼟⽊⼯程对国民经济的发展有⼀定的调节作⽤,因此当国民经济处于萧条期时,可以通过扩⼤国家对公共事业的投资,如市政⼯程⼆⾼速公路等,使⼟⽊⼯程不衰落下去,这样也就刺激了与⼟⽊⼯程密切相关的⾏业的发展,从⽽引起对其他⾏业需求的螺旋式增长,使国民经济不出现经济萧条(或者可以缓解国民经济萧条的程度)三反之,当国民经济出现过热现象时,国家可通过压缩公共投资规模⼆取消对住宅消费的优惠政策等措施,抑制⼟⽊⼯程的发展,这样也就抑制了其他⾏业的发展,使国民经济⾛上稳定发展的轨道三我国实⾏的是社会主义市场经济,⼟⽊⼯程对国民经济的调节作⽤是通过扩⼤或压缩固定资产投资规模来实现的三例如,2008年由美国两房危机引发的全球⾦融海啸也波及我国,我国⽴即出台了4万亿的救市措施,其中60%属于基础设施和民⽣⼯程,这些都与⼟⽊⼯程有关三6)⼟⽊⼯程设施是国家财富的重要组成部分⼟⽊⼯程产值在国内⽣产总值中占有重要地位,能为社会创造新价值,为国家增加财富积累三长期以来,我国建筑业所创造的总产值和增加值,在社会总产值和国民⽣产总值中分别占到10%和6%左右的份额三⼟⽊⼯程创造的固定资产在固定资产形成总值中占有很⼤⽐重三据联合国统计,各国⽤于房屋建造的投资占国民经济⽣产总值的6%~12%三此外,⼟⽊⼯程也是政府财政收⼊的重要来源,其每年提供的税利额⼀般可占政府财政收⼊的10%~40%三7)⼟⽊⼯程是关系国计民⽣的⽀柱产业⼟⽊⼯程是国民经济的重要物质⽣产部门,是国民经济和社会发展的物质技术基础三⼟⽊⼯程建造的产品转给使⽤者之后,就形成了各种⽣产性和⾮⽣产性的固定资产三它是国民经济各物质⽣产部门和交通运输部门进⾏⽣产的⼿段,是⼈民⽣活的重要物质基础三美国和其他⼀些西⽅国家把⼟⽊⼯程与钢铁⼯业⼆汽车⼯业并列为国民经济的三⼤⽀柱,我国⼀直将⼟⽊⼯程与⼯业⼆农业⼆交通运输业⼆商业合称为五⼤物质⽣产部门,可见⼟⽊⼯程在国民经济中所占地位的重要三8)⼟⽊⼯程能够创收外汇,增加国家收⼊5⼟⽊⼯程⾛向国际承包市场,既能发展经济⼆扩⼤影响,⼜可以带动资本⼆技术⼆劳务⼆设备及商品输出创收外汇,这为国家的出⼝创汇⼯作起到不可磨灭的作⽤三3.⼟⽊⼯程在国防军事建设中的作⽤从古代最原始的军事⼯程,到当今现代化的军事建设,⼟⽊⼯程都⼀直发挥着相当重要的作⽤三特别是在军事防御⽅⾯,⼟⽊⼯程的作⽤更为突出三1)古代军事中⼟⽊⼯程的作⽤在冷兵器时代时,⼟⽊⼯程在军事防御过程中⼀直处于相当重要的位置三例如,我国长城(见图16)的修筑是为了抵御北⽅的游牧民族侵袭,从秦朝起⼀直到明朝,长城始终在军事防御上发挥着⽆可替代的作⽤三⼜如,在世界范围内,古代的城池多是以⾼⾼的城墙包围着城市,再以护城河围护着城墙,以抵御敌⼈的进攻(见图17)三毫不夸张地说,在冷兵器时代,⼟⽊⼯程的建设对于⼀个国家有着决定存亡的重要性三图16长城图17古代城堡2)近代军事中⼟⽊⼯程的作⽤在近代,⼟⽊⼯程在军事防御建设中的作⽤依然重要三如碉堡(见图18),其⽤砖⼆⽯⼆钢筋混凝⼟等建成,主要作⽤是防守三第⼆次世界⼤战(简称⼆代)时期,碉堡在德国作为避难所,在苏联作为储存场所,在⽇本和其他国家作为军事检查堡垒三在当今社会,碉堡可能已经失去了曾经在军事防御中的重要地位,但在某些领域依然具有重要的⽤途,如在恐怖袭击中作为避难所三⼜如防空洞(见图19),其能够有效保护⼈们的⽣命安全,减⼩敌军空袭带来的损失,因此,⽬前⼏乎所有的城市中⾼楼⼤厦下⾯都有防空洞三图18英国⼆战时的碉堡图19西柏坡防空洞3)当代军事中⼟⽊⼯程的作⽤当代军事技术发展迅速,新型武器不断地被研制出来,传统模式的攻击⽅式已经发⽣改变三⾯对不同的攻击⽅式,需要有不同的防御措施三在⾼技术⼆信息化的战争中,⼟⽊⼯程的作⽤显得尤为重要,不仅在军事防御中有着重要的战略意义,在军事建设的很多⽅⾯都有着重要作⽤,如军⽤机场的建设,⽔下潜艇基地的建设,核电站⼆核设施的建设,军港的建设, 06导弹发射塔的建设,以及军事抢险等三第⼆节⼟⽊⼯程的发展历史⼈类⾃出现以来,为了满⾜住和⾏及⽣产活动的需要,从构⽊为巢⼆掘⼟为⽳的原始操作开始,到今天能建造摩天⼤厦⼆万⽶长桥,以⾄移⼭填海的宏伟⼯程,经历了漫长的发展过程三在这期间,⼟⽊⼯程的发展可以分为古代⼆近代和现代三个阶段三⼀、古代⼟⽊⼯程古代⼟⽊⼯程有着很长的时间跨度,它⼤致从新⽯器时代(公元前5000年)开始⾄17世纪中期三随着年代的推移,古代⼟⽊⼯程具有代表性的有以下⼏个三(1)中国黄河流域的仰韶⽂化遗址和西安半坡村遗址三仰韶⽂化(公元前5000 前3000年)是我国新⽯器时代的⼀种⽂化,1921年⾸次发现于河南渑池仰韶村,分布于黄河中下游流域,有残⽳和平⾯为圆形⼆⽅形和多室联排呈矩形的地⾯建筑残迹(见图110)三西安半坡村遗址(公元前4800 前3600年,于1954年开始发掘)有很多圆形房屋的痕迹,经分析它们是直径为5~6m圆形房屋的⼟墙(见图111),墙内竖有⽊柱,⽀撑着⽤茅草做成的屋⾯,茅草下有起龙⾻作⽤的密排树枝三半坡村遗址中现仍有⽊柱底的残⽳和⼀些地⾯建筑残迹三图110河南仰韶⽂化遗址图111西安半坡村遗址(2)埃及法⽼陵墓建筑群吉萨⾦字塔群(见图112)三其建于公元前27世纪,以古王国第四王朝法⽼胡夫的⾦字塔最⼤三胡夫⾦字塔(见图113)塔基呈⽅形,每边长230.5 m,⾼约146m,⽤230多万块巨⽯砌成三塔内有甬道⼆⽯阶⼆墓室等三图112吉萨⾦字塔群图113胡夫⾦字塔7(3)中国长城三公元前7世纪的春秋时期,楚国开始建造绵延数百⾥的长城;秦统⼀中国(公元前221年)后,将战国时期各国修筑的⾃卫长城连接起来,使其长约2500k m 三之后,汉朝⼆南北朝⼆隋朝直⾄明朝都曾⼤规模修筑长城三⽬前西起嘉峪关,东⾄⼭海关绵延约8850k m 的长城,是明代遗留下来的三图114 都江堰(4)中国四川的都江堰三始建于战国时期秦昭王末年(公元前256 前251年)的四川都江堰⼤型引⽔枢纽(见图114),是世界历史上最长的⽆坝引⽔⼯程三此⼯程以灌溉为主,兼有防洪⼆⽔运⼆供⽔等多种功能,⼀直沿⽤⾄今三其规模之⼤⼆规划之周密⼆技术之合理,均为前所未有三(5)⼟⽿其的索菲亚⼤教堂(见图115)三公元532 537年建造于君⼠坦丁堡(今⼟⽿其伊斯坦布尔)的索菲亚⼤教堂为砖砌穹顶(圆形球壳)三穹顶直径约33m ,⾼约55m ,⽀承在⼤跨砖拱和⽤巨⽯砌筑的巨型柱(截⾯约7m?10m )上三(6)中国河北的赵州桥(见图116)三赵州桥⼜称安济桥,坐落在河北省赵县汶河上三其建于隋代⼤业年间(公元605 618年),由著名匠师李春设计和建造,距今已有1400多年的历史,是世界上现存最早⼆保存最完善的敞肩式单孔圆弧⼸形⽯拱桥三赵州桥全长50.82m ,桥⾯宽约10m ,跨度37.02m ,采⽤28条并列的⽯条砌成拱券三拱券⽮⾼7.23m 三拱上设有4个⼩拱,这些⼩拱既能减轻桥⾝⾃重,⼜便于排洪,且更显美观三该桥在材料使⽤⼆结构受⼒⼆艺术造型和经济上都达到极⾼成就三图115 ⼟⽿其的索菲亚⼤教堂图116赵州桥图117 应县⽊塔 (7)中国⼭西应县⽊塔(图117)三应县⽊塔即佛宫寺释迦塔,建成于公元1056年,为⼋⾓形,塔⾼67.3m ,底层直径30.27m 三该塔共9层,其中8层是⽤3m 左右长的⽊柱⽀顶重叠⽽成,为⼀内外两环柱⽹⼆⽤交圈的扶壁拱组成的双层套筒式结构三应县⽊塔是保存⾄今的唯⼀⽊塔,也是我国现存的最⾼⽊结构之⼀三它经多次⼤地震仍完整⽆损,⾜以证明我国历史上⽊结构建筑的辉煌成就三(8)中国的宫殿及庙宇建筑三中国历代封建王朝建造的⼤量宫殿和庙宇建筑都是⽊构架结构三⽊构架结构是⽤⽊梁⼆⽊柱做成承重⾻架,⽤⽊质⽃拱做成⼤800挑檐,四壁墙体都是⾃承重隔断墙的⼀种结构(见图118)三图118报国寺(9)西欧的教堂建筑三以意⼤利⽐萨⼤教堂(见图119)和法国巴黎圣母院(见图1 20)为代表的西欧教堂建筑,都采⽤了砖⽯拱券结构三图119意⼤利⽐萨⼤教堂图120法国巴黎圣母院在这个历史时期,⼟⽊⼯程所⽤的材料最早只是当地的天然材料,如泥⼟⼆砾⽯⼆树⼲⼆树枝⼆⽵⼆茅草⼆芦苇等三后来发展了⼟坯⼆⽯材⼆砖⼆⽡⼆⽊⼆青铜⼆铁⼆铅以及混合材料(如草筋泥⼆混合⼟等)三⼟⽊⼯程的⼯艺技术,最早只是利⽤⽯斧⼆⽯⼑等简单⼯具,后来发展了斧⼆凿⼆钻⼆锯⼆铲等青铜和铁质⼯具,兴起了窑制和煅烧加⼯技术,以及打桩机⼆桅杆起重机等施⼯机械三⼯程上的分⼯也⽇益细致,分化为⽊⼯⼆⽡⼯⼆泥⼯⼆⼟⼯⼆窑⼯⼆雕⼯⼆⽯⼯⼆彩画⼯等三但是,在这个历史时期内,除了有⼀些经验总结和形象描述⼟⽊⼯程的著作,如中国的‘考⼯记“(公元前5世纪)⼆‘营造法式“(公元1100年),意⼤利的‘论建筑“(⽂艺复兴时期阿尔贝蒂著)外,⼟⽊⼯程还缺乏理论上的依据和指导三⼆、近代⼟⽊⼯程近代⼟⽊⼯程的时间跨度为从17世纪中期⾄20世纪中期的300年三这个历史时期内⼟⽊⼯程的主要特征是:①有⼒学和结构理论作为指导;②砖⼆⽡⼆⽊⼆⽯等建筑材料得到⽇益⼴泛的使⽤,混凝⼟⼆钢材⼆钢筋混凝⼟以及早期的预应⼒混凝⼟得到发展;③施⼯技术进步很⼤,建造规模⽇益扩⼤,建造速度⼤⼤加快三在这个历史时期,以下⼏件⼤事具有重要意义三(1)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,9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三(2)英国科学家⽜顿在1687年总结了⼒学三⼤定律,它们是⼟⽊⼯程设计理论的基础三(3)瑞⼠数学家欧拉1744年出版的‘曲线的变分法“建⽴了柱的压屈理论,得到计算柱的临界受压⼒的公式,为分析⼟⽊⼯程结构物的稳定问题奠定了基础三(4)1825年,纳维建⽴了⼟⽊⼯程中结构设计的容许应⼒分析法;19世纪末,⾥特尔等⼈提出极限平衡的概念三他们都为⼟⽊⼯程的结构理论分析打下了基础三(5)1824年,英国⼈阿斯普丁取得了波特兰⽔泥的专利权,1850年开始⽣产⽔泥三⽔泥是形成混凝⼟的主要材料,这使得混凝⼟在⼟⽊⼯程中得到⼴泛的应⽤三后来,在20世纪初,有⼈发表了⽔灰⽐等学说,初步奠定了混凝⼟强度的理论基础三(6)1859年,贝塞麦转炉炼钢法(见图121)被发明了出来,使得钢材得以⼤量⽣产,并能越来越多地应⽤于⼟⽊⼯程三(7)1867年,法国⼈莫尼埃⽤铁丝加固混凝⼟制成花盆,并把这种⽅法推⼴到⼯程中,建造了⼀座蓄⽔池,这是应⽤钢筋混凝⼟的开端三1875年,他主持建造了第⼀座长16m的钢筋混凝⼟桥三图121贝塞麦转炉炼钢法图122布鲁克林⼤桥(8)1883年, 摩天楼之⽗詹莱在美国的芝加哥建造了11层住宅保险⼤楼三该楼是世界上最早⽤铁框架(部分钢梁)承受全部⼤楼⾥的重⼒,外墙仅为⾃承重墙的⾼层建筑三同⼀年(1883年),美国建成世界上第⼀座⼤跨钢悬索桥布鲁克林⼤桥(见图122),其跨度为(930+1595+930)f t[(284+486+284)m]三1889年,法国在巴黎建成⾼300m的埃菲尔铁塔,该塔使⽤钢约8000t三它们是近代⾼层建筑结构的萌芽三此外,由奥蒂斯在19世纪50年代初期发明的安全升降机也使⾼层建筑成为可能三升降机最先采⽤的是蒸汽动⼒升降机,直到1857年在纽约才安装了第⼀台⼈乘坐的升降机三(9)1886年,美国⼈杰克逊⾸先应⽤预应⼒混凝⼟制作建筑配件,后⼜⽤它制作楼板三1930年,法国⼯程师弗涅希内将⾼强度钢丝⽤于预应⼒混凝⼟,克服了因混凝⼟徐变造成所施加的预应⼒完全丧失的问题三于是,预应⼒混凝⼟在⼟⽊⼯程中得到⼴泛应⽤三(10)⼟⽊⼯程在铁路⼆公路⼆桥梁建设中得到⼤规模发展三代表成果有以下⼏个⽅⾯三①1825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第⼀条铁路,长约21k m三1863年,英国在伦敦建成了世界第⼀条地下铁道三②1779年,英国⽤铸铁建成跨度为30.5m的拱桥;1826年,英国⽤锻铁建成⼀座跨度为177m的悬索桥;1890年,英国⼜建成两孔主跨达521m的悬臂式桁架梁桥三⾄此,现代01桥梁的3种基本形式(梁桥⼆拱桥⼆悬索桥)相继出现三图123 詹天佑设计的⼈字形铁路③1905 1908年,中国铁路⼯程先驱詹天佑建造了京张(北京张家⼝)铁路(见图123)三该铁路全长约200k m ,造价仅为当时西⽅各国在中国建造铁路每千⽶造价的1/3~1/2三京张铁路的修筑技术达到了当时的世界先进⽔平,其中,⼋达岭隧道长1091m ⼆列车爬坡3.33%,使该路成为当时的世界奇迹三④1931 1942年,德国率先修筑了总长约3860k m 的⾼速公路⽹三三、现代⼟⽊⼯程第⼆次世界⼤战结束之后,许多国家经济起飞,现代科学技术迅速发展,从⽽为⼟⽊⼯程的进⼀步发展提供了强⼤的物质基础和技术⼿段,开始了以现代科学技术为后盾的⼟⽊⼯程新时代三现代⼟⽊⼯程有如下的特点三1.⼟⽊⼯程功能化⼟⽊⼯程功能化,即⼟⽊⼯程⽇益同它的使⽤功能或⽣产⼯艺紧密结合,主要表现在以下三⽅⾯三(1)公共和住宅建筑物要求建筑⼆结构⼆给⽔排⽔⼆采暖⼆通风⼆供燃⽓⼆供电等现代技术设备结合成整体三(2)⼯业建筑物往往要求恒温⼆恒湿⼆防微振⼆防腐蚀⼆防辐射⼆防⽕⼆防爆⼆防磁⼆除尘⼆耐⾼(低)温⼆耐⾼(低)湿,并向⼤跨度⼆超重型⼆灵活空间⽅向发展三图124 海上采油平台(3)发展⾼技术和新技术对⼟⽊⼯程提出⾼标准要求三例如,发展核⼯业需要建造安全度极⾼的核反应堆和核电站;研究微观世界需要建造技术要求极⾼的加速器⼯程;发展海洋采⼆炼⼆储油事业要求建造多功能的海洋⼯程,如海上采油平台(见图124)⼆海上炼油⼚⼆海底油库等三2.城市建设⽴体化20世纪中期以来,城市建设有以下三个趋向三(1)⾼层建筑⼤量兴起图125 迪拜哈利法塔由于城市⼈⼝⼤量集聚,密度猛增,造成城市⽤房紧张⼆地价⾼昂,这迫使建筑物向空间发展,不少国家的⾼层建筑⾯积⼏乎占整座城市建筑⾯积的30%~40%三美国的⾼层建筑数量很多,⾼度在160~200m 的建筑就有100多幢三20多年来,中国⼆马来西亚⼆新加坡⼆韩国等国家的⾼层建筑得到很⼤的发展三⽬前,世界最⾼的钢筋混凝⼟结构建筑为450m ⾼的马来西亚⽯油双塔⼤厦;最⾼的钢混组合结构为828m ⾼的迪拜哈利法塔(见图125)三110图126 地下铁道 (2)地下⼯程⾼速发展地下⼯程,如地下铁道(见图126)⼆地下商业街⼆地下停车库⼆地下体育馆⼆地下影剧院⼆地下⼯业⼚房⼆地下仓库等,发展迅速,在有些城市已经形成规模宏⼤的地下建筑群三(3)城市⾼架公路⼆⽴交桥⼤量涌现例如,北京从1974年开始建造第⼀座全互通式⽴交桥图127 ⽴交桥起,仅⾄1996年就建成各种形式和不同类型的道路⽴交桥160余座三它们的修建,不仅缓解了城市交通的拥挤⼆堵塞现象,⽽且为城市建设的⾯貌增添了风采(见图127)三3.交通运输⾼速化交通运输⾼速化的标志有以下⼏个三(1)⾼速公路的⼤规模修建据不完全统计,21世纪初,全世界有60多个国家和地区拥有⾼速公路,总长约1.7?105k m ,其中有近20个国家和地区拥有1000k m 以上,如美国约8.4?104k m ,德国约9?103k m 三我国2016年年底时⾼速公路通车⾥程已达12.45?104k m ,成为世界第⼀⾼速公路⼤国三⾼速公路已在⼀定程度上取代了铁路三(2)⾼速铁路的出现和⼤量发展1964年10⽉,⽇本东京⾄⼤阪的新⼲线⾏车速度达到210k m /h ,为普通铁路列车⾏车时速的3倍三1981年,法国巴黎到⾥昂的⾼速铁路运⾏时速⾼达270k m ,把⾼速铁路的发展推向新阶段三1983年,德国建设了⼀条长32k m 的磁悬浮列车试验线,⾏驶速度达412k m /h 三我国⾼速铁路起步于2005年,2010年开通的京沪⾼速铁路设计速度300k m /h,全长1318k m ,投资2000多亿元,是⽬前世界上⼀次建成的最长的⾼速铁路(见图128)三2017年年底,全国铁路营业⾥程12.7?104k m ,其中⾼铁2.5?104k m ,占世界⾼铁总量的66.3%,铁路电⽓化率⼆复线率分别居世界第⼀和第⼆三图128 和谐号列车(3)长距离海底隧道的出现⽇本的青函海底隧道越过津轻海峡,连接本州(青森)与北海道(函馆),长53.85k m ,是世界上最长的海底铁路隧道三它埋深100m ,海⽔深度为140m 三英法之间的英吉利海峡隧道于1990年贯通,它长50.5k m ,最浅处埋深45m ,海⽔深度60m 三上海黄浦江打浦路隧道210是我国第⼀条⽔底隧道,于1970年建成通车,全长2.76k m三四、未来⼟⽊⼯程由于社会发展出现了以上三⽅⾯要求,必然使得构成⼟⽊⼯程的三个要素(材料⼆施⼯和设计理论),以及⼯程教育理论出现了新的发展趋势三1.建筑材料的轻质⾼强化现在,建筑材料正向轻质⾼强化发展三其中,普通混凝⼟向轻集料混凝⼟⼆加⽓混凝⼟和⾼性能混凝⼟⽅向的发展尤其迅速三混凝⼟的密度由2400k g/m3降⾄600~1100k g/m三抗压强度由20~40M P a提⾼到60~100M P a,其他性能也得到了很⼤改善三此外,钢材在向低合⾦⼆⾼强度⽅向发展三⼀批轻质⾼强材料,如铝合⾦⼆建筑塑料⼆玻璃钢得到了迅速发展三2.施⼯过程的⼯业化⼆装配化在现代⼟⽊⼯程中,出现了在⼯⼚⾥成批⽣产房屋⼆桥梁等的各种构配件⼆组合体,再将它们运到建设现场进⾏拼装的施⼯⽅式三此外,各种先进的施⼯⼿段,如⼤型吊装设备⼆混凝⼟⾃动搅拌输送设备⼆现场预制模板⼆⽯⽅⼯程中的定向爆破等,得到很⼤发展三3.设计理论的精确化⼆科学化设计理论精确化⼆科学化表现为理论由线性分析到⾮线性分析,由平⾯分析到空间分析,由单个分析到系统的综合整体分析,由静态分析到动态分析,由经验定值分析到随机分析乃⾄随机过程分析,由数值分析到模拟试验分析,由⼈⼯⼿算⼆⼈⼯做⽐较⽅案⼆⼈⼯制图到计算机辅助设计⼆计算机优化设计⼆计算机制图三此外,⼟⽊⼯程学的学科理论,如可靠性理论⼆⼟⼒学和岩体⼒学理论⼆结构抗震理论⼆动态规划理论⼆⽹格理论等得到迅速发展三4.⼯程教育理念的⼯程化随着20世纪中期以后科学⼆技术和⼯业化的迅猛进展,⼯程教育的理念也在不断进步三许多国家的⼯程教育从侧重⼯程技术教育进步到侧重⼯程科学教育三20世纪90年代,美国⼯程教育界提出回归⼯程 ,强调技术和科学教育的内容必须与⼯程实践紧密结合,成为⼯程教育三不久之后,美国⿇省理⼯学院校长⼜提出⼤⼯程观(E n g i n e e r i n g w i t h a b i g E) 的教育理念,它指的是⼯程教育所培养的⼈才要有宏⼤的⼯程视野⼆多学科⼯程知识及其所需要的科学基础素养,以及相应的⼈⽂情怀和⼯程组织素养三这些⼯程教育理念已为我国⾼等⼯程教育所重视三第三节⼟⽊⼯程专业的发展及执业注册制度⼟⽊⼯程专业是最古⽼的⼯程类专业,在世界上已有上百年的历史,在社会发展的各个时期,都需要⼟⽊⼯程类的专业⼈才三⽬前,⼟⽊⼯程专业在两类学校⾥设置:⾼等学校,包括普通⾼等学校和⾼等职业技术学校,主要⽬的是培养⼟⽊⼯程师;中等专科学校,主要培养的是⼟⽊⼯程技术⼈员三31世界上最早培养⼟⽊⼯程师的⼤学是法国的巴黎路桥学校(于1747年创办)三此后,英国⼆德国等西⽅国家相继在⼤学⾥设置了⼟⽊⼯程专业三中国近代⼟⽊⼯程教育事业开始于1895年创办的天津北洋西学学堂(后称为北洋⼤学,现在天津⼤学的前⾝)三经过⼀个多世纪的努⼒,特别是新中国成⽴后改⾰开放40多年的迅速发展,截⾄2018年,我国开设⼟⽊⼯程专业的本科院校已超过400所,培养能从事⼟⽊⼯程设计⼆施⼯⼆管理⼆咨询⼆监理等⽅⾯⼯作的专业技术⼈员;开设建筑⼯程技术专业的⾼职(专科)院校超过600所,培养在⼯程建设⼆设计⼆施⼯⼆管理及相关企业第⼀线从事⽣产⼆技术管理等⽅⾯⼯作的⾼等技术应⽤型⼈才三⼀⼆我国⼟⽊⼯程专业发展历史沿⾰1.新中国成⽴前1896年,本着实业救国的理想,清朝末期⼤⼒兴办现代⼤学教育,⼯科学科的设置基本上学习英国与美国,⼟⽊⼯程是最早开办的专业之⼀三当时实⾏学年学分制,即读满四年,满130~140个学分⽅可毕业,取得⼯学学⼠学位三此阶段的⼟⽊⼯程教学没有明确的专业,没有统⼀的教学计划,更没有教学⼤纲,各校⼟⽊系开课很不⼀致,开设的课程很⼴泛三基本课程有数学⼆理论⼒学⼆材料⼒学⼆结构⼒学⼆测量学等三专业课程有钢结构⼆钢筋混凝⼟结构和⽊结构等,其余课程则因授课教师⽽异,如建筑构造⼆道路设计⼆铁道曲线等三所⽤的教材基本上是英国与美国的,内容较浅显三2.新中国成⽴初期1952年⼤规模院系调整,使⼟⽊⼯程学科设置发⽣了较⼤的变化,全国成⽴了⼀批以⼟建为主的单科性学校,如同济⼤学⼆中南⼟建学院等,⾄改⾰开放前(1978年),开办⼟建类专业的学校约40所三所设⽴的⼯业与民⽤建筑专业专攻房屋建筑,道路专业专攻道路,采⽤学年学时制,即学习四年(1955年后普遍改⽤五年制)并满⾜⼀定的学时后⽅可毕业三当时的课程门数多⼆学时数及周数多,很少开设选修课三。

土木工程概论[名词解释]单向板和双向板:参考答案单向板指板上的荷载沿一个方向传递到支承构件上的板；双向板指板上的荷载沿两个方向传递到支承构件上的板。

[名词解释]建筑排水：参考答案是工业与民用建筑物内部和居住小区范围内生活设施和生产设备排出的生活排水、工业废水以及雨水的总称。

包括对它的收集、输送、处理与回用以及排放等排水设施。

[名词解释]散水：参考答案散水：为防止雨水或积雪融化后的水长期积在外墙的根部，避免水滲入外墙和基础，可在建筑物四周设置相应的构造措施，即为散水。

[问答题]简述土木工程的建设程序中的项目实施阶段的过程及特点。

参考答案项目的实施阶段是工程项目的主体阶段。

这个阶段主要分为四个阶段，分别为：设计阶段、招标阶段、施工阶段、竣工验收阶段。

（2分）设计阶段是工程设计的重要阶段，也是确定项目质量目标和水平，以及投资额的关键阶段。

它直接影响工程建设的进度、质量和投资，此阶段的最后的成果是设计绘制施工图。

通过委托设计，进行设计的准备和招标、初步设计、施工图的设计。

招标阶段是依据设计文件，对施工企业进行施工招标，同时完成施工监理的委托任务。

（3分）施工阶段是根据工程进度进行施工的准备工作及施工安装。

竣工阶段包括两个步骤：竣工验收和交付使用。

（3分[问答题]简述砖、混凝土、钢材、木材四种材料的特性。

参考答案砖：材料强度较低、质量一般较大、多用于砌体结构房屋的承重结构和房屋的维护结构，造价较低、取材容易，粘土砖不环保。

（2分）混凝土：取材容易、造价不高、材料抗压强度大、抗拉强度低，在结构工程中应用广泛，自重较大。

（2分）钢材：材料力学性能较好、造价高，抗拉抗压强度均较大，广泛用于结构工程，抗火性能不好，轻质高强。

木材：取材容易，强度不高，质量轻，是一种较好的环保材料，保温性能好。

（2分）[论述题]试分析建筑中钢结构、钢筋混凝土结构的特点，并举例说明其应用。

参考答案钢结构材料强度高，塑性和韧性好，同时钢结构还具有材质均匀，和力学计算的假定比较符合，以及制造简便、施工周期短、质量轻等的优点，但是钢结构耐腐蚀性差，维修费用高，而且钢结构还具有耐热不耐火等的缺点。