土木工程可持续发展.ppt

各位同学，大家好! 很高兴与大家合作! 希望我们合作愉快!,自我介绍,姓 名： 邵军义 职 称： 教授 联系方式：15315329566 E-mail：qdlgdx@,第1章 绪论 1.1 土木工程概论课程的任务 很多同学都关心：“土木工程”包括哪些内容?掌握“土木工程” 要学习哪些知识，掌握哪些基本技能，具备哪些能力?怎样才能 学好“土木工程”等回答这些问题便是本书的主要任务 什么是“土木工程”?中国国务院学位委员会在学科简介中定义为： “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” 可见土木工程的内容非常广泛，它和广大人民群众的日常生活密 切相关，在国民经济中起着非常重要的作用2008年房地产价格变化,土木工程，英语为“Civil Engineering”，直译是民用工程，它的原意是与军事工程“Military Engineering”相对应的，即除了服务于战争的工程设计以外，所有服务于生活和生产需要的民用设施均属于土木工程后来这个界限也不明确了。

现在已经把军用的战壕、掩体、碉堡、浮桥、防空洞等防护工程也归人土木工程的范畴了 英语的民用工程(Civil Engineering)怎么会译成土木工程呢?原来中国古代哲学(五行学说)认为，世界万物是由五大类物质“金、木、水、火、土”组成的而在几千年漫长的时间内，土木工程所用的材料，主要是五行中的“土”(包括岩石、沙子、泥土、石灰以及由土烧制成的砖、瓦和陶、瓷器等)和“木”(包括木材、茅草、藤条、竹子等植物材料)，古代常将大兴土木作为大搞工程建设的代名词因而将“Civil Engineering”翻译成土木工程了土木工程的范围非常广泛，它包括房屋建筑工程、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、港口码头工程等国际上，运河、水库、大坝、水渠等水利工程也包括于土木工程之中 人民生活离不开衣、食、住、行 其中“住”是与土木工程直接有关的；“行”则需要建造铁道、公路、机场、码头等交通土建工程，与土木工程关系也非常紧密；“食”需要打井取水，筑渠灌溉，建水库蓄水，建粮食加工厂，粮食储仓等；“衣”的纺纱、织布、制衣，也必须在工厂内进行，这些也离不开土木工程5,土木工程设施的规划、勘测、设计、施工、管理和维修 构成了土木工程专业所要学习的核心内容。

本书在以下各章将对以上各种类型的土木工程作简要的介绍6,1.2 土木工程发展历史概述,1.2.1 古代土木工程 在上古时期，人类野处穴居距今69万年前旧石器时代的北京猿人及18000年前的北京周口店龙骨山山顶洞人，居住在天然洞内老祖先的别墅,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 特点： 1.没有什么设计理论指导，修建各种设施主要依靠经验 2.工程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 3.工具简单，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8,西方留下来的宏伟建筑(或建筑遗址)： 砖石结构如埃及的金字塔，建于公元前2700-前2600年问，其中最大的一座是胡夫金字塔，该塔基底呈正方形，每边长230.5 m，高约140 m，用230余万块巨石砌成9,西方留下来的宏伟建筑(或建筑遗址)： 希腊的帕特农神庙,10,西方留下来的宏伟建筑(或建筑遗址)： 古罗马斗兽场 令人神往的古代石结构遗址,11,西方留下来的宏伟建筑(或建筑遗址)： 土耳其伊斯坦布尔的索菲亚大教堂 砖砌穹顶，直径30余米，穹顶高50多米，整体支承在用巨石砌成的大柱(截面约7m×10m)上，非常宏伟。

12,中国古代建筑大多为木构架加砖墙建成公元1056年建成的山西应县木塔(佛宫寺释迦塔)，塔高67.3 m，共九层，横截面呈八角形，底层直径达30.27 m该塔经历了多次大地震，历时近千年仍完整耸立，足以证明我国古代木结构的高超技术13,其他木结构: 北京故宫,14,天坛,15,天津蓟县的独特寺观音阁 具有漫长历史的优秀建筑16,中国古代的砖石结构也有伟大成就 最著名的万里长城,17,公元590—608年在河北赵县汶河上建成的赵州桥,18,四川灌县的都江堰水利工程 李冰父子主持修建,19,隋朝时开凿修建的京杭(北京—杭州)大运河,20,交通工程方面，古代的伟大成就 秦朝统一全国后，以咸阳为中心修建了通往全国郡县的弛道，主要干道宽50步(古代长度单位，1步等于5尺)形成了全国的交通网21,在欧洲，罗马帝国也修建了以罗马为中心的道路网，包括29条主干道和322条联系支线，总长达78000km22,古代的这一时期还出现了一些经验总结和描述外形设计的土木工程著作 其中比较有代表性的为： 公元前5世纪的《考工记》 《考工记》是中国目前所见年代最早的手工业技术文献，这部著作记述了齐国官营手工业各个工种的设计规范和制造工艺，书中保留有先秦大量的手工业生产技术、工艺美术资料，记载了一系列的生产管理和营建制度，一定程度上反映了当时的思想观念。

关于《考工记》的作者和成书年代，长期以来学术界有不同看法目前多数学者认为，《考工记》是齐国官书（齐国政府制定的指导、监督和考核官府手工业、工匠劳动制度的书），作者为齐稷下学宫的学者；该书主体内容编纂于春秋末至战国初，部分内容补于战国中晚期23,北宋李诫的《营造法式》 《营造法式》编于熙宁年间(1068-1077)，成书于元符三年(1100)，刊行于宋崇宁二年（1103年），是李诫在两浙工匠喻皓的《木经》的基础上编成的是北宋官方颁布的一部建筑设计、施工的规范书， 这是我国古代最完整的建筑技术书籍，标志着中国古代建筑已经发展到了较高阶段24,意大利文艺复兴时代贝蒂著的《论建筑》 阿尔贝蒂·利昂纳·巴蒂斯塔(Leone Battista Alberti,1404～1472)，意大利建筑师、建筑理论家意大利文艺复兴时期最有影响的建筑理论家 所著《论建筑》为当时最富影响、最具代表性的建筑理论著作该书共10卷，用拉丁文于1452年写成，1485年出版书内列有研究建筑材料、施工、结构、构造、经济、规划、水文、设计等章节，完整地介绍了他的建筑思想认为建筑物须实用、经济、美观尤以前两者为先决条件，至于建筑物的美则是客观存在的，美就是和谐与完整，因此美也是有规律的。

他还从人文主义出发，用人体的比例来解释古典柱式25,1.2.2 近代土木工程 一般认为，近代土木工程的时间跨度为17世纪中叶起到第二次世界大战前后，历时300余年在这一时期，土木工程逐步形成为一门独立学科 1683年意大利学者伽利略发表了“关于两门新科学的对话”，首次用公式表达了梁的设计理论 1687年牛顿总结出力学三大定律，为土木工程奠定了力学分析的基础 随后，在材料力学、弹性力学和材料强度理论的基础上，法国的纳维于1825年建立了土木工程中结构设计的容许应力法从此，土木工程的结构设计有了比较系统的理论指导26,从材料方面来讲，1824年波特兰水泥的发明及1867年钢筋混凝土开始应用是土木工程史上的重大事件 波特兰水泥就是指普通水泥 来源：原来欧洲发明水泥的时候，发现这种东西加水硬化后像欧洲一个叫做Portland（波特兰）的地方出产的石头，于是给他取名叫Portland cement，中国直接翻译过来就是波特兰水泥，其实就是普通的水泥 1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水匠阿斯谱丁（J. Aspdin）获得英国第5022号的“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。

27,钢筋混凝土 法国有一个叫蒙尼亚的园艺师……19世纪末，俄国建筑师别列柳布斯基……1904年，俄国用钢筋混凝土结构代替岩石结构建造了灯塔…… 1859年转炉炼钢法的成功使得钢材得以大量生产并应用于房屋、桥梁的建筑由于混凝土及钢材的推广应用，使得土木工程师可以运用这些材料建造更为复杂的工程设施在近代及现代建筑中，凡是高耸、大跨、巨型、复杂的工程结构，绝大多数应用了钢结构或钢筋混凝土结构28,在这一时期内，产业革命促进了工业、交通运输业的发展，对土木工程设施提出了更广泛的需求，同时也为土木工程的建造提供了新的施工机械和施工方法打桩机、压路机、挖土机、掘进机、起重机、吊装机等纷纷出现，这为快速高效地建造土木工程提供了有力手段29,此挖土机高311英寸长705英寸重45000吨,30,这一时期具有历史意义的土木工程 1875年法国莫尼埃主持修建了一座长达16 m的钢筋混凝土桥 1883年美国芝加哥在世界上第一个采用了钢铁框架作为承重结构，建造了一幢11层的保险公司大楼，被誉为现代高层建筑的开端 1889年法国建成了高达300 m的埃菲尔铁塔,31,1886年美国首先采用了钢筋混凝土楼板，1928年预应力混凝土发明，随后预应力空心板在世界各国广泛使用。

32,1825年英国修建了世界上第一条铁路，长21 km，1869年美国建成了横贯东西的北美大陆铁路 1863年英国伦敦建成了世界上第一条地下铁道，随后美、法、德、俄等国均在大城市中相继建设地下铁道交通网33,在水利建设方面宏伟的成就是两条大运河的建成通航，一条是1869年开凿成功的苏伊士运河，将地中海和印度洋联系起来34,另一条是1914年建成的巴拿马运河，它将太平洋和大西洋直接联系起来，在全球运输中发挥了巨大作用35,在第一次世界大战之后，许多大跨、高耸和宏大的土木工程相继建成 其中典型的工程有：1936年美国旧金山建成的金门大桥,36,1931年美国纽约建成的帝国大厦，这一建筑高度保持世界纪录达40年之久37,这一时期的中国，由于清朝采取闭关锁国政策，土木工程技术进展缓慢 直到清末开始洋务运动，才引进了一些西方先进技术，并建造了一些对中国近代经济发展有影响的工程 例如，1909年詹天佑主持修建的京张铁路，全长200 km当时，外国人认为中国人依靠自己的力量根本不可能建成，詹天佑的成功大长了中国人的志气，他的业绩至今令人缅怀38,1934年，上海建成了24层的国际饭店 直到20世纪80年代广州白云宾馆建成前，国际饭店一直是中国最高的建筑,39,1937年，茅以升先生主持建造了钱塘江大桥，这是公路铁路两用的双层钢结构桥梁，是我国近代土木工程的优秀成果。

40,1.2.3 现代土木工程 第二次世界大战之后，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这一时期的土木工程有以下几个特点： 1.功能要求多样化 公共建筑和住宅建筑要求周边环境、结构布置与水、电、煤气供应相结合，室内温、湿度调节控制等与现代化设备相结合智能化、生态化、环保型 工业建筑提出了恒湿、恒温、防微振、防腐蚀、防辐射、防磁、无微尘等要求，并向跨度大、分隔灵活、工厂花园化的方向发展41,随着经济发展和人口增长，城市人口密度迅速加大，造成城市用地紧张，交通拥挤，地价昂贵，这就迫使房屋建筑向高层发展，使得高层建筑的兴建几乎成了城市现代化的标志美国的高层建筑最多，其中高度在200 m以上的就有100余幢许多发展中国家在经济起飞过程中也争相建造高层建筑近十多年来，中国、马来西亚、新加坡等东南亚国家的高层建筑得到了迅猛发展目前，中国台湾的台北101大厦高508 m，位居世界第一；上海环球金融中心大厦高492 m，居世界第二；马来西亚的石油双塔大厦高452 m，居世界第三；美国芝加哥的西尔斯塔楼高443 m，居世界第四；上海金茂大厦高420．5 m，居。