土木工程概论(姜晨光)第1章 概述PPT.ppt

第一篇 土木工程的学科分支 第1章 概述 1.1 土木工程概貌 1.1.1 土木工程的定义 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，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水设施以及防护工程等。），也指工程建设所应用的材料、设备以及相关的勘测、设计、施工、保养、维修、等技术。 土木工程技术是人类文明的最重要标志之一，是人类文明形成及社会进化过程中必需的民生工业，是国家建设的基础行业。 1.1.2 土木工程的学科属性 “土木工程”是科学与技术的集合体，既具有科学的属性也具有技术的属性。 人类对客观世界（比如大自然）的合理探索、揭示和认识称为“科学”。 人类改造客观世界（比如大自然）的手段称为“技术”。“技术”有好坏之分，一个好的技术应该在造福人类的同时维持自然的和谐与平衡，一个坏的技术可以将人类引入灭亡的边缘。土木工程就是一种造福人类的技术，土木工程的发展应该注意维持自然的和谐与平衡。 1.1.3 土木工程的学科分类 我国对土木工程科学分类较细，将土木工程科学分成了许多独立的并列学科，这些学科包括土木工程、建筑学、水利工程、交通运输工程、矿业工程、材料科学与工程、力学、等，并对这些并列学科又作了进一步的细分。我国1997年颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》中，在土木工程一级学科目录下设岩土工程、结构工程、市政工程、供热-供燃气-通风及空调工程、防灾减灾工程及防护工程、桥梁与隧道工程、等6个二级学科，在建筑学一级学科目录下设建筑历史与理论、建筑设计及其理论、城市规划与设计（含∶风景园林规划与设计）、建筑技术科学、等4个二级学科，在水利工程一级学科（共5个二级学科）目录下设水工结构工程、水利水电工程、港口-海岸及近海工程等3个二级学科，在交通运输工程一级学科（共4个二级学科）目录下设道路与铁道工程、交通运输规划与管理、等2个二级学科，在矿业工程一级学科（共3个二级学科）目录下设采矿工程二级学科。 1.1.4 土木工程解决的主要问题 土木工程在国民经济发展中起着非常重要的作用。土木工程需要解决的主要问题可概括为以下4点。 （1）、土木工程的根本目的和出发点是构建人类活动所需要的、功能良好的、舒适美观的空间和通道； （2）、土木工程产品能够抵御自然或人为的作用力； （3）、土木工程材料是建造土木工程产品的根本条件，材料所需的资金占土木工程投资的大部分。因此，应充分发挥所采用材料的作用。 （4）、通过有效的技术手段、途径和合理的组织手段，利用社会提供的各种物质设备条件“又快、又好、又省”地完成土木工程建设任务。 1.1.5 土木工程的基本属性 土木工程的基本属性可概括为综合性、社会性、实践性、统一性、等4性。 1.2 土木工程发展简史 土木工程的发展可大致分为古代、近代和现代3个历史时期。迄今为止，土木工程历史上曾出现过三次变革型的飞跃。不难理解，对土木工程发展起关键作用的首先是作为工程物质基础的土木建筑材料，其次是相关的设计理论和施工技术。每当出现新的优良建筑材料时，土木工程就会有一个飞跃式的发展。 人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动，后来出现了砖和瓦（中国在公元前十一世纪的西周初期制造出瓦，最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中）这种人工建筑材料，从而使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚，砖和瓦具有比土更优越的力学性能、易于加工制作、可就地取材。砖、瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋、城防工程、等。由此，引领了土木工程的第一次飞跃，使土木工程技术得到了快速的发展。从砖、瓦的出现直到公元18---19世纪，在长达两千多年的时间里，砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，为人类文明作出了伟大的贡献，甚至在目前还被广泛使用。 钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。公元十七世纪70年代开始使用生铁，十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，这是钢结构出现的前奏。从公元十九世纪中叶开始，冶金行业冶炼并轧制出了抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材，随后又生产出了高强度钢丝、钢索。于是，适应发展需要的钢结构得以蓬勃发展。除应用原有的梁、拱结构外，新兴的桁架结构、框架结构、网架结构、悬索结构逐渐得以推广，迎来了土木工程结构形式百花争艳的新局面。建筑物跨径也从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米、直到现代的千米以上，于是，大江、海峡上架起了大桥，地面上建起了摩天大楼和高耸的塔桅，地面上、下铺设了铁路，创造出了前所未有的奇迹。为适应钢结构工程发展的需要，以牛顿力学为基础，材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生。施工机械、