土木工程概论1内涵与简史

第1页共3页1土木工程的发展简史——是有着最悠久历史的工科之一。3个历史时期：古代、近代与现代(1).古代土木工程时间跨度长。大致从新石器时代（约公元前5000年起开始至17世纪中叶)。具有代表性的工程有：我国黄河流域的仰韶文化（约公元前5000~3600）遗址埃及帝王陵墓建筑群——吉萨金字塔群等。我国的典型成就古代木构架建筑。大量宫殿和庙宇建筑，均系用木梁、木柱做成的木构架建筑；砖石结构建筑与构筑物。长城、赵州桥；水利工程。都江堰、京杭大运河交通土建工程。如秦驰道应县宝塔木塔内9层，外5层。平面为八角型，比方形平面稳定。使用双层套筒式的结构，大大增强了塔的刚度。它虽经多次大地震仍完整无损，足以证明我国历史上木结构的辉煌成就。木制斗拱是梁柱交接的节点四川都江堰大型引水枢纽，建于公元前256~251年，是世界历史上最长的无坝引水工程。以灌溉为主，兼有防洪、水运、供水等多种效益，一直沿用至今。约公元前256~前251年（战国时期）始建于秦昭王末年的四川都江堰大型引水枢纽，是世界历史上最长的无坝引水工程。西方的典型成就砖石结构建筑。如埃及金字塔、希腊的帕特农神庙、古罗马斗兽场，索菲亚大教堂等。砖石结构的桥梁。罗马时期修建的石拱桥，如加尔输水桥、阿尔卡特拉桥希腊神庙，约在公元前7世纪，大部分神庙用石料建造。公元前5世纪建成的雅典卫城，在建筑、庙宇、柱式等方面都具有极高的水平。其中，如巴台农神庙全用白色大理石砌筑，庙宇宏大，石质梁柱结构精美，是典型的列柱围廊式建筑。科隆大教堂是欧洲北部最大的哥德式教堂，始建于13世纪中。在德国科隆。平面呈拉丁十字形，长136.5m，宽45.7m，东端为7个小圆龛组成的半圆形卷廊，西立面有一对八角形塔楼，建于1842~1880年，高达150多米。建造时间:1248~1880年加尔桥，高49米，长269米，建于公元前19～20年。加尔桥跨越那尔河，罗马人开凿建造加尔桥，是为了一个明确实用的目的——运输淡水。这个历史时期内，土木工程所用材料最早只是当地的天然材料，如泥土、砾石、树干、竹、茅草、芦苇等，后来发展了土坯、石材、砖、瓦、木、青铜、铁、铅以及混合材料如草筋泥、混合土等。小结：古代土木工程的特点设计思路是：经验总结成指导设计和施工的著作，如《营造法式》。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.生产工艺、施工机具也很简单。用斧、凿、锯等工具，有砖窑制砖技术、煅烧加工技术等。打桩、桅杆起重技术等。第2页共3页2⑵.近代土木工程时间跨度：从17世纪中叶至20世纪中叶（第二次世界大战前后）的300年间。主要特征：有力学和结构理论作指导；砖、瓦、木、石等建筑材料广泛使用；混凝土、钢材、钢筋砼以及早期的预应力砼得到发展。施工技术进步很大。结构分析理论方面的突破意大利科学家伽利略在1638年出版的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》（材料力学和动力学）中论述了建筑材料的力学性质和梁的强度，首先用公式表达了梁的设计理论。英国科学家牛顿在1687年总结了力学三大定律，它们是土木工程设计理论的基础。瑞士数学家欧拉在1744年出版的《曲线的变分法》建立了柱的压屈理论，为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。11882255年年纳纳维维建建立立了了土土木木工工程程中中结结构构设设计计的的容容许许应应力力法法；；1199世世纪纪末末里里特特尔尔等等人人提提出出了了极极限限平平衡衡的的概概念念。。土木工程材料方面的突破1824年英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权，1850年开始生产。20世纪初，有人发表了水灰比等学说，才初步奠定了混凝土强度的理论基础。1867年法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土制成花盆，并推广到工程中，建造了一座蓄水池，这是应用钢筋混凝土的开端。1875年，他主持建造了第一座长16m的钢筋砼桥。1859年发明了贝塞麦转炉炼钢法，使钢材得以大量生产，并广泛应用于土木工程。近代施工技术的发展钢筋混凝土工程施工技术、预制钢筋混凝土工程施工技术、预应力钢筋混凝土施工技术钢结构工程施工技术施工机械也有突破，能够完成高层、大跨度的工程的施工。塔吊，起源于西欧。第一项有关建筑用塔机专利颁发于1900年。1905年出现了塔身固定的装有臂架的起重机，1923年制成了近代塔机的原型样机，同年出现第一台比较完整的近代塔机。1930年当时德国已开始批量生产塔机，并用于建筑施工。工种分工也达到相当精细的程度。结构分析理论、工程材料、施工技术的发展促使土木工程在建筑、铁路、公路与桥梁建设中得到大规模的发展中国近代建筑的代表：1929年建成的中山陵。布局严整，气势雄伟，是具中国传统民族风格的陵墓建筑。当吕彦直还只是33岁时，就承担起了中山陵的设计与建造任务。建造的过程让这个清华大学建筑系毕业生，公费留学美国康奈尔大学的留学生积劳成疾，于1929年3月在中山陵还未完工的时候就去世了。梅梅奈奈海海峡峡桥桥梅梅奈奈海海峡峡桥桥，，位位于于英英国国的的威威尔尔士士，，11882266年年建建成成。。该该桥桥是是英英国国用用铸铸铁铁建建成成的的第第一一座座悬悬索索桥桥，，主主跨跨117777米米，，为为当当时时世世界界上上最最大大跨跨度度的的桥桥梁梁，，现现仍仍存存在在。。土木工程在铁路、公路、桥梁建设中得到了大规模发展；福福斯斯桥桥1890年由贝格设计并建成的福斯桥位于英国爱丁堡附近，两孔主跨达521m，耗钢50000吨。属于悬臂式桁架梁桥。1931~1942年，德国率先修筑了长达3860km的高速公路网。建于1931~1942年的波恩至科隆高速公路是世界上第一条高速公路。二战前夕，阿道夫•希/特勒扩建了德国高速公路。这既是一项庞大的公共工程，也是一种独特的公关手段，它充分向外界展示了德国的工程水平和优越性。到1942年，第三帝国已建造了3900余公里的道路干线，连接起德国的大部分主要城市。结构理论的发展1906年美国旧金山大地震，1923年日本关东大地震，1940年美国塔科马悬索桥毁于风振。这些自然灾害推动了结构动力学和工程抗震技术的发展。1825年在英国人斯蒂芬森在英格兰北超静定结构计算方法不断得到完善，在弹性理论成熟的同时，塑性理论、极限平衡理论也得到发展。第3页共3页3⑶.现代土木工程时间跨度：20世纪中叶第二次世界大战结束后至今。其特点表现为：社会经济建设对土木工程提出日益复杂和高标准的要求。A.土木工程功能化B.城市建设立体化C.交通运输高速化A.土木工程功能化即土木工程日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合。——公共和住宅建筑物要求建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备结合成整体。部斯托克顿和达灵顿之间修筑了世界第一条长21km的铁路巴西国会大厦。建于1957~1959巴西首都巴伐里亚。由国会上下议院、办公楼和各部分厅室、服务房间等组成。240*80平台建筑造型讲究构图形式，体型简洁而对比强烈。蓬皮杜国家艺术和文化中心——综合性文化建筑。建于1972~1977年。特点：建筑外观、结构、设备均暴露。沿街立面满是彩色管道。——工业建筑物。围绕生产工艺，要求恒温、恒湿等，在功能要求方面越来越高。并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。发展高科技和新技术对土木工程提出高标准要求。如核反应堆、核电站；海洋工程等。1863年在伦敦又建造了世界第一条地下铁道。。B.城市建设立体化20世纪中叶以来，城市建设有三个趋向：高层建筑的大量兴起。地下工程高速发展：地铁、地下车库、地下商业街等等。城市高架公路、立交桥大量涌现。地下工程高速发展。如地下铁道、商业街、体育馆、影剧院、工业厂房、地下仓库等。立体的城市将交通、商业等互相连接如香港德福广场，地铁连接商业中心，2015年，按照青岛市政府的计划，青岛将抓住地铁3号线即将开通机遇，以新加坡、香港为标准，建成李沧区维客广场、华润万象城、栈桥PARKCITY等三个5万平方米以上地铁商业综合体项目。C.交通运输高速化土木工程的发展得益于：材料、施工、理论出现了新的发展。其标志是：高速公路大规模修建。铁路电气化的形成和大量发展。长距离的海底隧道的出现。——建筑材料的轻质高强化、智能化。对常规材料改进，如普通混凝土向轻骨料混凝土、加气混凝土和高性能混凝土方向发展。抗压强度由20~40Mpa提高到60~100Mpa。一批轻质高强材料如铝合金、建筑塑料、玻璃钢也得到迅速发展；环保节能材料、新型高强高分子材料、高科技智能化材料也得到发展。施工过程中的工业化、装配化。设计理论的精确化、科学化。主要表现在理论分析由线形到非线形分析；由平面分析到空间分析；由单个到系统的综合整体分析；由静态到动态分析；由经验定值分析到随机分析；由数值分析到模拟实验分析；由人工手算、人工做比较方案、人工制图到计算机辅助设计、计算机优化设计、计算机制图等。土木工程学的学科理论——可靠性理论、土力学和岩体力学理论、结构抗震理论、动态规划理论、网络理论得到迅速发展。土木工程未来的发展？建造材料，如功能材料绿色建筑与绿色施工，将工程中多专业的技术整合，实现四节一环保仿真技术对土木工程的影响BIM（建筑信息模型）技术对工程设计与管理的影响检测技术与加固修复技术的发展。。。。开拓土木工程需要扎实的专业知识、多学科的科学基础素养、开阔的工程视野。。。1