《土木工程概论复习纲要》

土木工程概论复习纲要陇东学院2010级土木工程学院土木工程系（三）班5#628宿舍内部资料1《土木工程复习纲要》第1章绪论（一）基本概念1、土木工程：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、基本建设：国家将工厂、矿井、铁道、公路、桥梁、农田水利、商店、住宅、医院、学校、给水排水、煤气输送等工程建设称为基本建设。3、信息化施工：在施工过程中所涉及的各部分各阶段广泛应用计算机信息技术，对工期、人力、材料、机械、资金、进度等信息进行收集、存储、处理和交流，并加以科学地综合利用，为施工管理及时、准确地提供决策依据。4、可持续发展：是指“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的发展构成危害”。（二）基本知识和基本理论1、土木工程概论课程的任务：土木工程的范围包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程，铁路工程，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。2、土木工程发展历史简述：土木工程的发展经历了古代、近代和现代三个阶段。现代土木工程的特点有：①功能要求多样化；②城市建设立体化；③交通工程快速化；④工程设施大型化。3、土木工程的未来土木工程目前面临的形势是：①信息(包括计算机、通讯、网络等)工业的迅猛发展。②航空、航天事业等高科技事业的发展。③地球上居住人口激增，而地球上的土地资源是有限的，并且会因过度消耗而日益枯竭。④生态环境受到严重破坏，随着工业的发展、技术的进步而人类生存环境却日益恶化。（1）重大工程项目将陆续兴建：①为了解决城市土地供求矛盾，城市建设将向高、深方向发展。②目前高速公路、高速铁道的建设仍呈发展趋势。③在航空港及海港和内河航运码头的建设也会在不久的将来取得巨大的进步。（2）土木工程将向太空、海洋、荒漠地开拓。（3）工程材料向轻质、高强、多功能化发展（21世纪在工程材料方面希望有较大突破：①传统材料的改性；②化学合成材料的应用）（4）设计方法精确化、设计工作自动化（5）信息和智能化技术全面引入土木工程：将信息、计算机、智能化技术等高新技术用于土木工程将是今后相当长时间内的重要发展方向。①信息化施工：信息化施工还可通过网络与其他国家和地区的工程数据库联系，在遇到新的疑难问题时可及时查询解决。信息化施工可大幅度提高施工效率和保证工程质量，减人少工程事故，有效控制成本，实现施工管理现②智能化建筑：智能化建筑满足的要求：一是房屋设备用先进的计算机系统监测与控制，并可通过自动优化或代化。工干预来保证设备运行的安全、可靠、高效。二是安装了对居住者的自动服务系统。③智能化交通：智能化交通一般包括以下几个系统：A、先进的交通管理系统；B、交通信息服务系统；C、车辆控制系统；D、车辆调度系统；F、公共交通系统等。它应具有信息收集，快速处理，优化决策，大型可视化系统等功能。④土木工程分析的仿真系统：用此技术指导设计可大大提高工程结构的可靠性。（6）土木工程的可持续发展：在建设与使用土木工程过程中与能源消耗，资源利用，环境保护，生态平衡有密切关系，对贯彻“可持续发展”原则影响很大。土木工程概论复习纲要陇东学院2010级土木工程学院土木工程系（三）班5#628宿舍内部资料2第2章土木工程材料（一）基本概念1、土木工程材料：任何土木工程建(构)筑物(包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等)都是用相应材料按一定的要求建造成的，土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。2、天然砂：由自然条件作用(主要是岩石风化)而形成的，粒径在5mm以下的岩石颗粒，称为天然砂。3、硅酸盐水泥：根据国家标准(GB175—92)规定，凡由硅酸盐水泥熟料，0~5％石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。4、绿色建材：其含义是指：采用清洁的生产技术，少用天然资源、大量使用工业或城市固体废弃物和农植物秸秆，生产无毒，无污染、无放射性，有利于环保与人体健康的建材。（二）基本知识和基本理论材料一般分为金属材料和非金属材料两大类。材料按功能分类般分为结构材料(承受荷载作用的材料)和功能材料(具有专门功能的材料)。材料按用途分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料；建筑防水材料；建筑保温隔声材料等。了解材料在土木工程中的作用主要应从三个方面去认识：a、材料对保证工程质量的作用；b、材料对工程造价的影响；c、材料对工程技术进步的促进作用。1、砖、瓦、砂、石、灰可统称为地方材料，由于其工程用量大，原料价格低，一般都在当地或附近地区采购。（1）砖是一种常用的砌筑材料。广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖；按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等；按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖。（2）瓦是屋面材料。瓦的种类较多，按所用材料分，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等；按形状分，有平瓦和波形瓦两类。（3）砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。砂一般分为天然砂和人工砂两类。按其产源不同，天然砂可分为：河砂、海砂和山砂。（4）石：凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为天然石材。包括：①毛石②料石③饰面石材④色石渣⑤石子（5）灰：凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。胶凝材料可分为无机与有机两大类。无机胶凝材料可按照其硬化条件分为气硬性与水硬性两种。只能在空气中硬化的称为气硬性胶凝材料，如石膏、石灰。既能在空气中又能在水中硬化的称为水硬性胶凝材料，如水泥。2、木材具有很多优点，如轻质高强；易于加工；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低；木纹美丽；装饰性好等。但木材也有缺点，如构造不均匀，各向异性；易吸湿、吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形；易燃、易腐等。影响木材强度的主要因素为含水率(一般含水率高，强度降低)，温度(温度高，强度降低)，荷载作用时间(持续荷载时间长，强度下降)及木材的缺陷(木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等)。工程中木材又常分为原木、锯材及各类人造板材。3、钢材品质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪切强度都很高。有一定的塑性和很好的韧性、良好的加工性能。土木工程所使用的钢材大多为低碳钢和低合金结构钢。4、水泥是水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料。（1）水泥的定义和分类水泥按其用途及性能分为三类：通用水泥、专用水泥、特性水泥。水泥按其主要水硬性物质名称分为：硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥，磷酸盐水泥，以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥。（2）硅酸盐水泥水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的初凝；随着塑性的消失，水泥浆体开始产生强度，此时称为水泥的终凝；水泥浆体由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。水泥浆体终凝后，其强度会随着时间的延长不断增长，并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。（3）其他品种水泥有：快硬硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、高铝水泥、膨胀水泥。5、混凝土(简写为砼)是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料、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。混凝工具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点；同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，使用范围十分广泛。①混凝土的种类：按胶凝材料不同，分为水泥混凝土(又叫普通混凝土)、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等；按表观密度不同，分为重混凝土(ρ2600kg／m3)、普通混凝土(1950~2600kg／m3)、轻混凝土(ρ1950kg／m3)；按使用功能不同，分为结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等；按施工工艺不同，又分为喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。为了克服混凝土抗拉强度低的缺陷，将水土木工程概论复习纲要陇东学院2010级土木工程学院土木工程系（三）班5#628宿舍内部资料3泥混凝土与其他材料复合，出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝土及聚合物浸渍混凝土等。②普通混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。③特种混凝土：A、轻骨料混凝土B、纤维增强混凝土(简称FRC)C、聚合物混凝土D、碾压混凝土E、自密实混凝土④钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土：钢筋混凝土是指配置钢筋的混凝土。预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土，通过张拉钢筋，产生预应力。预应力的产生，按张拉钢筋的方法可分为机械法、电热法和化学法；按施加预应力的顺序可分为先张法和后张法。6、其他材料（1）沥青、沥青制品与其他防水材料沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属衍生物所组成的混合物。高分子新型防水卷材有三大类：橡胶类防水卷材，塑料类防水卷材，橡塑共混型防水卷材。（2）玻璃、陶瓷制品玻璃不仅有采光和防护的功能，而且是良好的吸声、隔热及装饰材料。陶瓷是由适当成分的粘土经成型、烧结而成的较密实材料。常用陶瓷材料的品种可分为：陶瓷锦砖(马赛克)，陶瓷墙地砖，陶瓷釉面砖，卫生陶瓷。（3）塑料与塑料制品塑料是以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料。（4）绝热材料将不易传热的材料，即对热流有显著阻抗性的材料或材料复合体称为绝热材料。绝热材料是保温、隔热材料的总称。分为无机绝热材料和有机绝热材料两大类。（5）吸声材料吸声材料是指能在较大程度上吸收由空气传递的声波能量的材料。常用的吸声材料有：①无机材料②有机材料③多孔材料④纤维材料。（6）装饰材料对建筑物主要起装饰作用的材料称装饰材料，装饰材料应具有装饰功能、保护功能及其他特殊功能。装饰功能即装饰效果，是由质感、线条和色彩三个因素构成的。按其在建筑物的装饰部位予以分类：外墙、内墙、地面、吊顶装饰材料（7）新型复合板材①铜丝网水泥类夹芯复合板材②彩钢夹芯板材（8）绿色建材①“绿色建材”的基本概念及其特征：绿色建材的基本特征有：A、建材生产尽量少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物。B、采用低能耗、无污染环境的生产技术。C、在生产中不得使用甲醛、芳香族、碳氢化合物等．不得使用铅、镉、铬及其化合物制成的颜料、添加剂和制品。D、产品不仅不损害人体健康，而且有益于人体健康。E、产品具有多功能，如抗菌、灭菌、除霉、除臭、隔热、保温、防火；调温、消磁、防射线、抗静电等功能。F、产品可循环和回收利用，废弃物无污染以防止造成二次污染②绿色建材在国外的发展③“绿色建材”在国内的发展发展“绿色建材”，改变长期以来存在的粗放型生产方式，选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的生产方式是21世纪我国建材工业的必然出路。我国发展“绿色建材”取得的初步成果有：A、利用废渣类：废弃物为基料研制的砖制品取代粘土砖已趋于成熟，工程中已大量应用；B、采用化学石膏制板产品，以磷石膏、脱硫石膏、氟石膏代替天然石膏生产“绿色建材”；C、充分利用白色污染废弃物，经粉碎后，采用刨花板(或中密度板)生产技术生产保温板系列产品、复合夹心板材产品来代替木材。D、利用稻草或农植物秸秆为填料，加水泥蒸压生产水泥草板。E、采用高新技术生产有益于人体健康的多功能“绿色建材”。F、水泥的生产从综合治理寻求出路。第3章基础工程（一）基本概念1、基础：将上部结构荷载传递给地基、连接上部结构与地基的下部结构称为基础，地基是指承托基础的场地。2、沉降缝：是指从建筑物的屋顶到基础全部分开，分割成若干个长高比较小、整体刚度较好、体型简单和自成沉降体系的单元。3、沉井：是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重量克服外壁摩擦力后下沉至设计标高