土木工程概論知識點?一、土木工程的定義與范圍土木工程是指一切和水、土、文化有關的基礎建設的計劃、建造和維修。它涵蓋的范圍極為廣泛，包括房屋建筑工程、道路與橋梁工程、隧道與地下工程、巖土工程、水利水電工程等。從房屋建筑來看，無論是住宅、商業建筑還是工業廠房，都屬于土木工程的范疇。這些建筑需要考慮結構安全、功能布局、建筑美觀等多方面因素。道路與橋梁工程則致力于建設各種等級的公路、城市道路以及跨越江河湖海的橋梁。道路要滿足車輛行駛的順暢性和安全性，橋梁要承受自身重量、車輛荷載以及各種自然因素的作用。隧道與地下工程涉及到地下鐵道、地下商場、地下停車場以及穿山隧道等的建設。它需要解決地下空間的開挖、支護、防水等一系列技術難題。巖土工程主要研究巖土體的工程性質以及在工程活動中的表現，包括地基處理、邊坡穩定、基坑工程等，確保工程的穩定性和安全性。水利水電工程包括水庫、大壩、水電站、灌溉渠道等設施的建設，對于合理利用水資源、防洪、發電等起著關鍵作用。二、土木工程的發展歷程1.古代土木工程古代土木工程有著悠久的歷史。早在遠古時期，人們為了躲避風雨和野獸，開始建造簡單的住所，如洞穴、草棚等。隨著時間的推移，逐漸發展出了較為復雜的建筑形式。埃及金字塔是古代土木工程的杰出代表之一。它采用巨大的石塊建造而成，展現了當時高超的石材加工和砌筑技術。金字塔的建造需要精確的測量、組織和施工，反映了古埃及人在土木工程方面的卓越成就。中國古代的萬里長城也是舉世聞名的土木工程壯舉。它綿延萬里，跨越多個省份，工程規模宏大。長城的修建不僅起到了防御外敵的作用，還展示了中國古代在建筑材料、結構設計和施工組織方面的智慧。古代的橋梁建筑同樣令人贊嘆。例如，中國的趙州橋，它是世界上現存最早、保存最完善的古代敞肩石拱橋。趙州橋的設計巧妙，采用了獨特的拱券結構，能夠承受較大的荷載，并且在一千多年的歷史中歷經多次洪水和地震的考驗，依然屹立不倒。2.近代土木工程隨著工業革命的到來，土木工程進入了近代發展階段。鋼鐵和水泥等新型建筑材料的出現，為土木工程帶來了革命性的變化。1851年，英國倫敦建造了水晶宮。這座建筑采用了鑄鐵和玻璃作為主要材料，展現了工業化生產在建筑領域的應用。水晶宮的跨度巨大，內部空間開闊，其建造標志著近代建筑技術的重大突破。鐵路工程在近代得到了迅猛發展。1825年，世界上第一條鐵路在英國正式通車。鐵路的出現極大地改變了人們的出行方式和物資運輸方式，推動了經濟的快速發展。同時，鐵路橋梁、隧道等工程技術也不斷進步。這一時期，高層建筑也開始逐漸興起。1885年，美國芝加哥建成了第一座具有現代意義的高層建筑家庭保險大樓。它采用了框架結構，解決了高層建筑的結構承載問題，為現代高層建筑的發展奠定了基礎。3.現代土木工程進入現代，土木工程技術得到了飛速發展。計算機技術、材料科學、力學理論等多學科的交叉融合，為土木工程帶來了前所未有的機遇。超高層建筑不斷涌現。例如，迪拜的哈利法塔，高度達到了828米，成為世界上最高的建筑。建造這樣的超高層建筑需要解決一系列復雜的技術問題，如高強度結構材料的研發、風荷載和地震作用下的結構響應分析、高效的施工技術等。大跨度橋梁技術取得了巨大進步。懸索橋、斜拉橋等新型橋梁結構不斷創新。如日本的明石海峽大橋，是世界上最大跨度的懸索橋，主跨達到了1991米。這些大跨度橋梁的建設需要精確的風洞試驗、先進的施工設備和技術，以確保橋梁的穩定性和安全性。地下工程領域也有了新的突破。城市地鐵網絡不斷擴展，盾構法、礦山法等地下工程施工技術日益成熟。同時，地下空間的綜合利用也越來越受到重視，如建設地下商業街、地下停車場等。三、土木工程的材料1.結構材料鋼材鋼材具有強度高、韌性好、可焊性強等優點，是土木工程中廣泛應用的結構材料。在建筑結構中，鋼材常用于制作梁、柱、桁架等主要承重構件。例如，在高層鋼結構建筑中，鋼梁和鋼柱承受著巨大的豎向和水平荷載，鋼材的高強度能夠有效減輕結構自重，提高建筑的空間利用率。同時，鋼材的韌性使其在地震等自然災害發生時能夠吸收能量，減少結構破壞的風險。常見的鋼材品種有碳素結構鋼、低合金高強度結構鋼等。根據工程需求，選擇合適的鋼材型號和規格，以確保結構的安全可靠。木材木材是一種天然的結構材料，具有質輕、強度較高、加工方便等特點。在建筑中，木材常用于制作門窗、屋架、木樓梯等。由于木材具有良好的保溫隔熱性能，在一些對室內環境要求較高的建筑中，如木屋別墅，木材被廣泛應用。同時，木材的紋理美觀，能夠為建筑增添獨特的藝術氛圍。然而，木材的耐久性相對較差，容易受到腐朽、蟲蛀等影響。因此，在使用木材時，需要進行防腐、防蟲處理，以延長其使用壽命。混凝土混凝土是土木工程中最常用的材料之一。它由水泥、砂石、水和外加劑按一定比例配制而成。混凝土具有成本低、可塑性強、耐久性好等優點。在建筑結構中，混凝土可以澆筑成各種形狀和尺寸的構件，如梁、板、柱、基礎等。通過合理設計混凝土的配合比，可以滿足不同工程的強度和耐久性要求。例如，在大體積混凝土基礎施工中，需要控制混凝土的水化熱，防止因溫度變化產生裂縫。同時，高性能混凝土的研發和應用，進一步提高了混凝土的強度和耐久性，滿足了一些特殊工程的需求。2.墻體材料磚磚是傳統的墻體材料，種類繁多，常見的有粘土磚、頁巖磚、煤矸石磚等。磚具有一定的強度和保溫隔熱性能，砌筑方便。在過去，粘土磚大量使用，但由于其對土地資源的消耗較大，現在逐漸被限制使用。頁巖磚和煤矸石磚等新型磚材，利用工業廢料或自然資源，具有環保、節能等優點，得到了廣泛應用。磚墻體在建筑中起到分隔空間、圍護結構的作用，同時還能起到一定的保溫、隔熱、隔音效果。砌塊砌塊是近年來發展較快的墻體材料，如混凝土砌塊、加氣混凝土砌塊等。混凝土砌塊強度較高，加氣混凝土砌塊則具有輕質、保溫隔熱性能好等特點。加氣混凝土砌塊常用于框架結構的填充墻，能夠有效減輕建筑物的自重，提高建筑的節能效果。同時，砌塊墻體施工速度快，能夠提高工程效率。墻板墻板包括預制混凝土墻板、金屬墻板、玻璃幕墻等。預制混凝土墻板具有工業化生產、質量穩定、安裝速度快等優點，常用于裝配式建筑。金屬墻板具有自重輕、防水、防火、美觀等特點，常用于工業建筑和一些現代風格的建筑外墻。玻璃幕墻則以其通透、美觀的特點，廣泛應用于高層建筑的外立面，不僅能提升建筑的外觀形象，還能改善室內采光和通風條件。3.防水材料卷材防水材料卷材防水材料包括瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材等。卷材防水材料具有良好的柔韌性和防水性能，能夠適應不同形狀和部位的防水要求。在屋面防水工程中，卷材防水材料被廣泛應用。施工時，將卷材鋪設在基層上，通過熱熔或粘貼等方式使其與基層緊密結合，形成連續的防水層。例如，SBS改性瀝青防水卷材具有良好的耐高溫和低溫性能，適用于各種氣候條件下的屋面防水。涂料防水材料涂料防水材料是一種液態的防水材料，涂刷在基層表面后能夠形成一層連續的防水膜。涂料防水材料具有施工方便、可形成各種形狀的防水層等優點。常見的涂料防水材料有丙烯酸防水涂料、聚氨酯防水涂料等。在地下室防水、衛生間防水等工程中，涂料防水材料應用較為廣泛。通過多遍涂刷，可以確保防水層的厚度和質量，有效防止滲漏。密封材料密封材料用于填充建筑物的縫隙、孔洞等部位，防止雨水、空氣等滲漏。密封材料包括硅酮密封膠、聚氨酯密封膠等。在門窗安裝、屋面接縫、衛生間潔具與地面接縫等部位，都需要使用密封材料。密封材料具有良好的粘結性、彈性和耐候性，能夠長期保持密封效果，確保建筑物的防水性能。四、土木工程的結構形式1.混合結構混合結構是指由兩種或兩種以上不同材料組成的結構體系。常見的混合結構有磚混結構和鋼混結構。磚混結構磚混結構是指用磚墻、鋼筋混凝土樓板層、鋼屋架或木屋架等組成的房屋結構。磚墻是主要的豎向承重構件，承受著屋頂、樓板傳來的荷載，并將其傳遞到基礎。磚混結構具有造價低、施工簡單等優點，適用于層數較少的住宅、辦公樓等建筑。但由于磚墻的強度相對較低，其抗震性能較差，一般適用于抗震設防烈度較低的地區。鋼混結構鋼混結構是指鋼筋混凝土構件與鋼結構構件相結合的結構形式。例如，在高層建筑中，下部采用鋼筋混凝土框架剪力墻結構，上部采用鋼結構。鋼混結構結合了鋼筋混凝土結構的耐久性和鋼結構的高強度、輕質等優點，能夠有效減輕結構自重，提高建筑的抗震性能和空間利用率。適用于對結構性能要求較高的建筑，如大型商場、酒店等。2.框架結構框架結構由梁和柱通過節點連接而成，形成空間骨架體系。梁承受樓板傳來的豎向荷載，并將其傳遞給柱；柱則將荷載傳遞到基礎。框架結構具有建筑平面布置靈活、空間較大等優點，適用于教學樓、辦公樓、商場等建筑。其缺點是側向剛度較小，在水平荷載作用下，結構的側向位移較大。為了提高框架結構的側向剛度，可以設置柱間支撐、剪力墻等抗側力構件，形成框架支撐結構或框架剪力墻結構。3.剪力墻結構剪力墻結構是利用建筑物的墻體作為承受豎向荷載和抵抗水平荷載的結構體系。剪力墻一般為鋼筋混凝土墻體，厚度較大，具有較高的抗側剛度。剪力墻結構的側向剛度大，在水平荷載作用下，結構的側向位移較小，抗震性能好。適用于高層建筑，尤其是住宅建筑。剪力墻結構的缺點是建筑平面布置相對不靈活，墻間距較小，影響室內空間的使用。4.框架剪力墻結構框架剪力墻結構是在框架結構的基礎上，設置一定數量的剪力墻而成。框架主要承受豎向荷載，剪力墻主要承受水平荷載。這種結構形式結合了框架結構和剪力墻結構的優點，既具有建筑平面布置靈活的特點，又具有較好的抗震性能和較大的側向剛度。適用于多功能的高層建筑，如商住樓、寫字樓等。5.筒體結構筒體結構是指由一個或多個筒體作為主要抗側力構件的結構體系。筒體可以分為實腹筒、框筒、桁架筒等。實腹筒一般由鋼筋混凝土墻體構成，具有較高的抗側剛度。框筒是在框架結構的基礎上，通過在周邊布置密集的柱和梁形成的筒體。桁架筒則是由空腹桁架組成的筒體。筒體結構適用于超高層建筑，能夠有效承受巨大的豎向和水平荷載，為建筑提供強大的抗側力。例如，美國的芝加哥西爾斯大廈就是典型的筒體結構建筑。五、土木工程的施工技術1.基礎工程施工技術淺基礎施工淺基礎包括獨立基礎、條形基礎、筏板基礎等。獨立基礎施工時，首先進行基坑開挖，然后綁扎鋼筋、支模板，最后澆筑混凝土。條形基礎施工類似，在基槽內進行鋼筋綁扎和模板支設，注意控制基礎的寬度和高度。筏板基礎則是大面積的混凝土基礎，施工時要采用分層澆筑、振搗的方法，確保混凝土的密實性。淺基礎施工過程中，要注意基坑的排水，防止積水影響基礎質量。同時，要保證鋼筋的數量、規格和間距符合設計要求，模板的支撐牢固，以確保基礎的尺寸和形狀準確。深基礎施工深基礎包括樁基礎、沉井基礎等。樁基礎施工方法多樣，常見的有打入樁、灌注樁等。打入樁是通過錘擊、靜壓等方式將預制樁打入地下。灌注樁則是在現場鉆孔，然后放入鋼筋籠，澆筑混凝土形成樁體。沉井基礎是先在地面制作鋼筋混凝土井筒，然后通過挖土使其下沉到設計標高，最后封底并澆筑內部結構。深基礎施工技術要求較高，施工過程中要嚴格控制樁的垂直度、樁長、沉井的下沉速度和方向等參數，確保基礎的承載能力和穩定性。2.混凝土工程施工技術混凝土攪拌混凝土攪拌是將水泥、砂石、水和外加劑等按一定比例混合均勻的過程。攪拌設備有自落式攪拌機和強制式攪拌機等。自落式攪拌機適用于攪拌塑性混凝土，通過物料的自由下落和相互碰撞達到攪拌目的。強制式攪拌機則適用于攪拌干硬性混凝土和輕骨料混凝土，它通過葉片的強制攪拌作用，使物料更均勻地混合。在攪拌過程中，要嚴格控制原材料的計量精度，確保混凝土配合比準確。同時，要根據混凝土的坍落度要求，合理調整攪拌時間，以保證混凝土的和易性。混凝土運輸混凝土運輸要保證混凝土的均勻性和坍落度損失在允許范圍內。常見的運輸方式有混凝土攪拌車運輸和混凝土輸送泵運輸。混凝土攪拌車在運輸過程中要保持攪拌筒的慢速轉動，防止混凝土離析。混凝土輸送泵則通過管道將混凝土輸送到澆筑地點，適用于長距離和高度較大的混凝土澆筑工程。在運輸過程中，要注意防止混凝土受到日曬、雨淋，避免混凝土坍落度損失過大或出現離析現象。混凝土澆筑混凝土澆筑前要檢查模板、鋼筋、預埋件等是否符合要求，并做好澆筑準備工作。澆筑時要注意分層澆筑、振搗密實。對于梁、板等構件，要從一端向另一端推進澆筑，同時用振搗棒振搗，使混凝土充滿模板，排除氣泡。對于大體積混凝土澆筑，要采取分層澆筑、分層振搗、控制澆筑速度和溫度等措施，防止混凝土出現裂縫。混凝土澆筑完成后，要及時進行養護，保持混凝土表面濕潤，防止混凝土因水分蒸發過快而出現干裂。養護時間根據混凝土的類型和環境條件而定，一般不少于7天。3.鋼結構工程施工技術鋼結構制作鋼結構制作包括鋼材的矯正、切割、焊接、組裝等工序。鋼材矯正主要是消除鋼材的變形，使其符合設計要求。切割方法有氧氣切割、等離子切割等。焊接是鋼結構制作的關鍵工序，要選擇合適的焊接材料和焊接工藝，確保焊接質量。焊接完成后要進行焊縫探傷檢測，檢查焊縫是否存在缺陷。組裝時要按照設計圖紙將各個構件準確拼接在一起，控制好構件的尺寸和