1、同學們好我們又見面了！可再生能源水利水電教研室王俊奇 歡迎大家 1智囊經驗本課程的主要內容第一章 緒論第二章 土木工程材料第三章 基礎工程第四章 建筑工程第五章 交通土建工程第六章 橋梁工程 第七章 港口工程第八章 地下工程第九章 水利水電工程第十章 給排水工程第十一章 土木工程施工第十二章 建設項目管理第十三章 工程防災與減災第十四章 數字化技術在土木工程中的應用第十五章 土木工程設計方法2智囊經驗土 木 工 程的 現況和展望3智囊經驗 綠樹陰中矗立的別墅， 現代化池泳碧波蕩漾獻給未來的土木建設工程師4智囊經驗 伴著藍天白云、 直插云霄摩天大廈獻給未來的土木建設工程師5智囊經驗 斜拉大橋映照

2、落日的余輝， 滿載金碧輝煌 歡迎未來的土木建設工程師6智囊經驗 大型立交橋為交通路網 打上美妙的蝴蝶結獻給未來的土木建設工程師7智囊經驗土木工程概論 第一章 緒 論 土木工程的現況和展望 1、“土木工程”包括哪些內容? 2、“土木工程”的發展簡史、現狀與未來展望 3、“土木工程”專業學生 要學習哪些知識？ 掌握哪些基本技能？ 具備哪些能力? 怎樣才能學好等? 8智囊經驗1.1“土木工程”內涵及其重要性 包括哪些內容? 9智囊經驗建造各類工程設施的科學技術的總稱土 木 工 程 (國務院學位委員會學科簡介定義)內容廣泛，與日常生活密切相關，在國民經濟中起著重要的作用工程建設的對象地上、地下、水中的

3、各種工程設施所用材料、設備勘測設計、施工，保養、維修等技術10智囊經驗西方（英語）Civil Engineering (民用工程) 除服務于戰爭的工程設施外，所有服務生活和生產需要的民用設施 現軍用戰壕、掩體、碉堡、浮橋、防空洞等防護工程也歸入Civil Engineering范疇 Military Engineering （軍事工程）東西方兩種語言的不同發展過程東方（中國漢語） 五行學說：萬物由五類物質組成（金、本、水、火、土） 幾千年來工程建設材料： “土”(石、砂、泥、灰及土燒成的磚、瓦、陶瓷等) + “木”(木材、茅草、藤條、竹子等) 大興土木 = 大搞工程建設Civil Engine

4、ering 翻譯成 土 木 工 程 11智囊經驗 房屋建筑工程 公路與城市道路工程 鐵路工程 橋梁工程 隧道工程 機場與其他場站工程 地下工程 給水排水工程 港口碼頭工程 礦井工程 發射塔架工程 電站與輸變電工程 海洋平臺工程 市政管道與輸送線路工程 防災減災與防護防御工程等土 木 工 程 范 圍 非常廣泛按國際慣例也包括運河、水渠、水庫、堤壩、灌渠等水利工程12智囊經驗 基本建設（Caipisal Construction)： 二十世紀五十年代我國第一個五年計劃期間、對重點建設的一汽、一拖等數百重點基礎性建設項目給出土 木 工 程 范 圍 非常廣泛 統指：工廠、礦井、鐵道、公路、橋梁、農田水

5、利、商店、住宅、醫院、學校、體育場館、展覽廳、機場碼頭、堤壩灌渠、給水排水、供電供熱供氣和通訊線路等土木工程的建設活動 大型項目由國家統一規劃建設、 中小型項目歸口到省市地各級政府有關部門管理13智囊經驗 “住”在房屋建筑中，與土木工程直接有關“行”則需要建造鐵道、公路、機場、碼頭等交通土木建筑工程，直接有關“食”需打井取水，筑渠灌溉，建水庫蓄水，建糧食加工廠，糧食儲倉等，間接有關 “衣”的紡紗、 織布、制衣要在工廠內進行，間接有關各種工業生產要建廠房航天要建發射塔架和航天基地土木工程對人類生存、國民經濟、社會文明舉足輕重生活離不開衣、食、住、行、關乎人類生存的基礎性產業14智囊經驗 工程資金

6、投入大、涉及行業多 （鋼鐵、材料、制造、運輸等） 挖掘和吸納勞力資源的重要平臺 城市化進程的加速是生產力騰飛的重要標志 我國城市和社會主義新村鎮蓬勃建設 行業貢獻25% 30%，拉動國民經濟增長 我國固定資產投資約GDP總量之半土木工程對人類生存、國民經濟、社會文明舉足輕重、國民經濟發展的帶動性行業15智囊經驗 時代進步，科學技術的發展使： 新理念、新要求、新方式應運提出 新工具、新工藝、新技術、新結構的不斷發明 現代工程材料的變革 現代力學分析理論的進步 計算機應用的推廣土木工程對人類生存、國民經濟、社會文明舉足輕重、內涵深邃的綜合性學科16智囊經驗 土木工程專業學習和未來工作的核心內容 各

7、類土木工程設施的規劃、勘測、設計、施工、管理和維修. 管理維修設計勘測規劃施工建造17智囊經驗 可行性研究 總體布局規劃與方案構思 初步設計（擴大初步設計） 力學分析、結構方案、構造設計 施工圖設計（繪圖） （柱網布置等、尺寸估計、受力分析、 構造處理、繪施工圖）土 木 建 筑 工 程 設 計 的 過程：18智囊經驗1.2 “土木工程”的發展歷史與現狀 19智囊經驗土木工程發展歷史一、古代土木工程 （歷時6、7000年） 舊石器時代(約公元前5000年起) 17世紀中葉、無設計理論，主要依靠經驗、建造材料主要取之于自然： （石塊、草筋、土坯等） 公元前1000年左右開始有磚、瓦、陶瓷制品、工具

8、簡單、尚無施工機械： 只有斧；錘、刀、鏟和石夯等手工工具三個階段古代近代現代20智囊經驗西方古代有歷史價值的宏偉建筑或遺址 1、埃及 金字塔 2、墨西哥 奇琴伊扎城 3、法國 加爾橋 4、希臘 帕特農神廟 5、古羅馬 斗獸場 6、土耳其伊斯坦布爾 索菲亞大教堂 7、埃塞俄比亞拉里貝拉 獨石教堂 8、羅馬帝國 道路網多是磚石結構21智囊經驗胡夫金字塔最大，邊長230.5m的正方形塔基，高140m ,230余萬塊巨石砌成人面獅身象（司克芬斯）人面用獨石雕刻唯一未塌的世界古七大奇跡世界上朝向最精確的建筑 （最大偏差0.015%) 施工方法至今為迷埃及金字塔（公元前2700至前2600年間)22智囊經

9、驗 古瑪雅帝國中心城、占地600萬平米 9000畝、有金字塔、文字廳、鹿廳、紅廳、神廟、球場等數百座建筑墨西哥奇琴伊扎城（始建于公元前600年)庫兒坎金字塔（神廟兼天文臺，可觀測太陽、月亮、金星的運行與角度）23智囊經驗 古羅馬人為尼姆城修的引山泉水渠三層拱橋、拱門錯落優雅、簡潔實用法國加爾橋（公元前500年左右)24智囊經驗 雅典守護女神雅典娜的供奉祭殿 歐洲古典建筑的典范 、雅典的王冠希臘帕特農神廟（公元前447至前448年)世界文化與自然遺產25智囊經驗古羅馬斗獸場（科洛西莫斗獸場）（建于公元7585年) 世界文化與自然遺產有50000個坐席和站席使用了雛形混凝土26智囊經驗 磚砌直徑3

10、1米、高55米圓形穹頂 整體支承在四個用巨石砌成的拱門 大柱(截面7米l0米)上土耳其伊斯坦布爾索菲亞大教堂(公元532年一537年間)世界文化與自然遺產27智囊經驗埃塞俄比亞拉里貝拉獨石教堂(公元1200年）由山體直接鑿建28智囊經驗歐洲羅馬帝國的以羅馬為中心的道路網：29條主干道和322條聯系支線、總長度達8000km 歐 洲 古 代 優 秀 土 木 建 筑 杰 作 交通設施29智囊經驗中國古代優秀建筑杰作 木結構1、中國古代偉大的磚石結構 - 萬里長城2、四川灌縣的都江堰水利工程3、陜西秦皇陵兵馬俑4、京杭(北京杭州)大運河5、河北趙縣交河趙州橋（安濟橋）6、山西應縣木塔(佛宮寺釋伽塔)

11、7、北京故宮、天壇8、秦朝全國郡縣間馳道網（咸陽中心）多為木結構加磚墻30智囊經驗中國古代偉大的磚石結構 - 萬里長城（公元前4、500年前后戰國時期的齊國楚國已有零星構建，公認從公元前220年秦代起開始大規模建設，、漢唐明均重建） 世界中古七大奇跡和新七大奇跡、世界文化與自然遺產 東起山海關，西至，跨越 9 省市自治區， 翻山越嶺、蜿蜒逶迤，全長6500(6700)余公里嘉峪關31智囊經驗中國古代優秀建筑杰作 水利工程 秦昭王時蜀太守李冰父子建, 創意科學、設計巧妙、蓋世無雙, 使成都平原成“沃野千里”的天府之鄉, 至今仍造福四川人民四川灌縣都江堰 (公元前306年一前251年) 世界文化與

12、自然遺產傳說中的大禹治水32智囊經驗 陣勢宏偉、規模龐大，7000多軍俑、車馬陣列有序、軍容威嚴，被稱為世界第八大奇跡秦皇陵兵馬俑（ 公元前 200年左右 )中國古代優秀建筑杰作 陵墓建筑33智囊經驗中國古代優秀建筑杰作 水利工程全長2500 公里世界歷史上最長的運河至今仍是江浙段重要的水運通道 京杭(北京杭州)大運河 (公元600年隋朝時開鑿修建)34智囊經驗中國古代優秀建筑杰作- 磚石結構世界第一座敞肩式單孔圓弧弓形石拱橋（ 28條并列石條拱砌成），橋長50.82m、橋面寬 10m，單孔跨度 37.02m（保持世界紀錄800年）矢高 7.23 m（矢高跨比1：5、領先世界1000年）河北趙

13、縣交河趙州橋（安濟橋） （公元605年隋朝） 拱肩上4個小拱, 既減輕橋重、便于泄洪，又顯構造科學、美觀穎脫，經千余年后仍能正常使用，引領風格數百年35智囊經驗天下第一塔（最古最高的木塔） 建于公元1056年塔高67.3m九層八角形橫截面底層直徑30.27m 經歷多次大地震歷時千年仍完好聳立山西應縣木塔 (佛宮寺釋伽塔)36智囊經驗中國古代優秀建筑杰作- 磚石結構北京故宮（建于公元1406年、明永樂 4 年）占地 72萬m2 近 1100余畝、房 9000余間、紅墻黃瓦、金碧輝煌四周宮墻長3400米，墻外護城河寬52米世界文化與自然遺產37智囊經驗中國古代優秀建筑杰作- 磚石結構北京天壇 （建

14、于公元1420年、明永樂18年）皇帝祭天場所，總占地270萬m2、近000余畝，現存最大壇廟建筑，渾穆莊嚴、天圓地方世界文化與自然遺產38智囊經驗 以咸陽為中心通往全國各郡縣的馳道主要干道寬59步（295尺）中 國 古 代 優 秀土 木 建 筑 杰 作 交通設施秦朝（公元前220年前后） 形成全國交通網：39智囊經驗 經驗總結和描述外形設計考工記 （公元前5世紀）營造法式（北宋李誡著、公元11世紀）論建筑 （意大利文藝復興時期貝蒂著 公元16世紀）古 代 著 名 土 木 工 程 著 作40智囊經驗歷時：300余年特點：、土木工程 逐步形成一門獨立學科“關于兩門新科學的對話” （1683年意大利

15、伽利略） 首次用公式 表達了梁的設計理論二、近代土木工程(17世紀中葉1945年二戰結束)41智囊經驗牛頓力學三大定律 （1687年英國牛頓 ） 慣性、F = m a、作用反作用 土木工程的力學分析基礎工程結構設計的容許應力法（1825年法國納維） 結構反應（受到的應力） 結構抗力（容許應力）極限平衡理論 （19世紀末，末利特爾等人） 以理論力學、材料力學、結構力學、 彈性力學和材料強度理論為基礎 結構設計的較為系統理論指導 近代土木工程（17世紀中葉 二戰前后）42智囊經驗 、人工土木工程材料被發明 波特蘭水泥發明（1824年英國阿斯普丁的專利） 鋼筋混凝土應用（1867年法國莫尼埃加固花盆

16、） 轉爐煉鋼法發明（1859年） 混凝土發明和鋼材大量生產和應用，可建造復雜 房屋、橋梁工程設施 大多數高聳、大跨、巨型、復雜的近代及現代工程結構都應用鋼結構或鋼筋混凝土結構建造近代土木工程 水泥材料發明和鋼材大量生產43智囊經驗近代土木工程 新施工機械和施工方法被提供 、新施工機械和施工方法被提供 打樁機，壓路機，挖土機，掘進機，起重機，吊裝機等應運而生，提供了快速高效建設土木工程的手段 新施工技術不斷發展、 施工規模日益擴大、 施工速度大大加快44智囊經驗近代土木工程 社會需求日益廣泛和深入 、基礎設施的社會需求日益廣泛和深入 產業革命促進了工業、交通運輸業發展，提出了更廣泛深入的土木工程

17、基礎設施社會需求 日益增長的土木工程基礎設施社會需求進一步推動了土木工程的快速發展45智囊經驗具有歷史意義的土木工程很多 第一座鋼筋混凝土梁橋 （1875年法國莫尼埃主持、長16m） 第一幢鋼鐵框架承重大樓 （現代高層建筑開端 11層、1883年 美國芝加哥保險公司大樓） 優 秀 近 代 土 木 工 程 杰 作 46智囊經驗優 秀 近 代 土 木 工 程 杰 作 巴黎、法國的標志性建筑， 至今規光者絡繹不絕法國巴黎艾菲爾鐵塔（1889年）高300m18000多鋼構件250萬個鉚釘鐵塔總重8500t47智囊經驗優 秀 近 代 土 木 工 程 杰 作 鋼筋混凝土樓板使用（1886年美國）預應力混凝

18、土發明（1928年、法國弗雷西內） 預應力空心板在世界各國廣泛使用 第一條鐵路 （1825 年英國、長21 km ）北美大陸鐵路（ 1869 年美國、橫貫東西）48智囊經驗建成第一條 地下鐵道（1863年 英國倫敦） 美、法、德、俄、日等國大城市相繼建設地鐵網 優 秀 近 代 土 木 工 程 杰 作 地 下 建 筑49智囊經驗優 秀 近 代 土 木 工 程 杰 作 蘇伊士運河（1869年，連接地中海和印度洋，歐洲到亞洲不必再繞行南非） 水利建沒兩條大運河建成通航在全球運輸中發揮了巨大作用巴拿馬運河（1914年，聯系太平洋和大西洋）50智囊經驗優 秀 近 代 土 木 工 程 杰 作 一戰后，大跨

19、、高聳和宏偉的土木工程相繼建成懸索橋、跨舊金山海灣、1280m，首座單跨過千米橋，橋頭塔高277m，主纜直徑1.125m、主纜索27572根鋼絲（每452根鋼絲先成一股再61股組成）重1.1萬噸，北岸混凝土巨塊纜索錨錠13萬t，南岸5萬t金門大橋1936年 美國舊金山51智囊經驗優秀近代土木工程杰 作 帝 國 大 廈（1931年、美國紐約） 102層，高378m (雄居世界最高40年)鋼骨架重5萬多噸67部電梯52智囊經驗 詹天佑（1861-1919），勤奮好學， 12歲考取“出洋幼童”，中國近代第一官費留學生。留美九年專攻鐵路，耶魯大學土木系學士。京張鐵路1909年，全長200km 閉關鎖國

20、，進展緩慢。清末洋務運動引進西方技術建些有影響工程 我 國 近 代 土 木 工 程 杰 作 53智囊經驗 錢塘江大橋（1933-1937年茅以升主持建設）我國第一座公鐵兩用雙層鋼結構橋我 國 近 代 土 木 工 程 杰 作 茅以升 （1896 1989）留美碩、博士采用 了“射水法”、“沉箱法”、“浮運法”等 哈爾濱松花江橋（俄 ),云南河口橋（法），沈陽渾河橋（日）54智囊經驗 上海國際飯店1934年建成24層、高81米30年代號稱遠東第一樓1980年廣州白云賓館建成前(保持紀錄46年)一直是中國最高的建筑我國近代土木工程杰作 55智囊經驗 歷時僅僅60余年 經濟起飛、時代文明、現代科技迅速

21、發展，使新材料、新技術、新工藝、設計新理論不斷涌現 機械、信息、通訊、計算機等技術高速發展， 使現代土木工程有了強大物資和需求基礎、技術手段 形成特點： 、功能多樣化 、建設立體化 、交通快速化 、設施大型化 現 代 土 木 工 程 (1945年二戰結束至今) 56智囊經驗 超越傳統意義的挖土蓋房，架梁為橋范圍 土木工程設施與周邊環境協調 建筑在景觀、環保、生態形成美感與協調 房屋建筑要智能化： 不僅僅提供“徒有四壁”、“風雨不浸”的房屋骨架 結構布置要與水、電、氣應，室內溫、濕度調節控制等現代設備相結合 電子技術，生物基因工程等高技術工業建筑必須滿足恒濕、恒溫、防微振，防腐蝕，防輻射、防磁、

22、無微塵要求現代土木工程特點 功能多樣化57智囊經驗現代土木工程特點 建設立體化現代城建地面、空中、地下同時展開、立體發展 （城市現代化的一個重要標志） 美國高層建筑最多（高200m的 100余幢） 發展中國家經濟起飛中也爭相建設； 近十年，中國、馬來西亞、新加坡等高層建筑迅猛發展58智囊經驗世界最大最重的“風阻尼器”兩臺世界最高速電梯1樓到89樓僅39秒中國臺北國際金融中心大廈101大樓101層、高508米世界第1現代土木工程特點 建設立體化馬來西亞吉隆坡國家石油雙子星座大廈（雙塔）88層、高451.9m，世界第22004年1996年59智囊經驗 美國芝加哥西爾斯大樓110層、高443m世界第3 中國上海金茂大廈88層、高421.5m，世界第4現代土木工程特點 建設立體化1998年1974年60智囊經驗中國香港國際金融中心大廈2期現代土木工程特點 建設立體化88層、高420米2003年建成世界第561智囊經驗地面交通已無力解決城市交通問題 1、建地下交通網 現代土木工程特點 建設立體化2、建高架路網或 高架軌道交通經濟、能緩解交通且增添風采 62智囊經驗 地鐵