土木工程专业---课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,本文档的有关内容参见视频,4-6,本文档的有关内容参见视频4-6,土木工程概论,Introduction to Civil Engineering,上海大学高等教育出版社,Department of Civil Engineering Shanghai University,Higher Education Press,土木工程概论Introduction to Civil E,土木工程概论,(第一版)(2001),(第二版)(2004),土木工程概论,CAI,(第一版)(2000),土木工程概论,CAI,素材库,(第一版)(2005),土木工程概论,网络课程,(第一版)(2003),土木工程概论,电子教案,(第一版)(2005),土木工程概论(第一版)(2001),土木工程专业-课件,土木工程概论编著者,叶志明,，博 士，上海大学副校长，土木工程系教授，博导,江见鲸,，博 士，清华大学土木水利工程学院教授，博导,宋少沪,，上海大学教务处常务副处长，教育质量考评办主任、土木工程系副教授,姚文娟,，博 士，上海大学土木工程系教授,朱杰江,，博 士，上海大学土木工程系教授,陈伶俐,，博士后，上海大学土木工程系,副教授,徐旭,，博 士，上海大学土木工程系副教授,彭妙娟,，博 士，,上海大学土木工程系副教授,汪德江,，硕 士，上海大学土木工程系讲师,刘绍峰,，硕 士，,上海大学土木工程系讲师,土木工程概论编著者叶志明，博 士，上海大学副校长，土木,目录,绪论,土木工程材料,基础工程,建筑工程,交通工程,港口工程,地下工程,水利水电工程,土木工程建设与管理,数字化技术在土木工程中的应用,土木工程设计引论,土木工程概论,目录绪论土木工程概论,高等教育出版社,黄毅,工科分社副社长,赵湘慧,工科分社力学土建组,100011，北京德外大街4号，高等教育出版社工科分社,网站地址：,Copyright 2005 ，,高等教育出版社版权所有,高等教育出版社100011，北京德外大街4号，高等教育出版社,土木工程概论,Introduction to Civil Engineering,第一章绪论,Chapter 1,Introduction,土木工程概论Introduction to Civil E,课程教学设计,课程的定位：,为什么要有这门课？,1998,年教育部颁布了新的本科专业目录：,由原来的,矿井建设、建筑工程、城镇建设,(,部分,),、交通土建工程、工业设备安装工程、饭店工程、涉外建筑工程、土木工程,等八个专业合并而成。,引导性土木工程专业：,房屋建筑、地下建筑,(,含矿井建筑,),、隧道、道路、桥梁建筑、水电站、港口及近海结构与设施、给水排水和地基处理,等领域从事规划、设计、施工、管理和研究工作。,“大”土木工程专业迫切需要一门面向学生介绍土木工程概况性内容的课程与教材。,课程教学设计课程的定位：为什么要有这门课？,课程教学设计,课程的定位：,为什么要有这门课？,根据作者国外调研：极大多数土木工程系都开设,土木工程概论,的课程。,若干举例：,USA,：,California State University,；,University of Washington,；,U.K.,：,Warwick University,；,University of Coventry,；,Canada,：,University of Concordia,；,Australia,：,University of Queensland,；,课程教学设计课程的定位：为什么要有这门课？,课程教学设计,Concordia University,土木工程概论,课程,PPT,举例：,课程教学设计Concordia University土木工,课程教学设计,课程的定位：,课程的教学目的？,一是使学生较全面地了解土木工程所涉及领域的内容和发展情况，初步构建专业基础，,激发学生学习土木工程专业的兴趣。,二是为提供学生一个清晰和逻辑的工程学科的基本概念和方法，初步树立专业思想、科学的思维方式和思想方法。,从,知识,的传授中体现对,素质、能力和思想,的塑造。,课程教学设计课程的定位：课程的教学目的？,课程教学设计,课程的定位：,是一门什么样的课程？,全面性,：反映最新发展和全面介绍学科前沿信息，资源齐全、新颖、先进。,共享性,：通过立体化教学等方式引入丰富的动态学习资源，为学生提供更广阔的学习天地。,协作性,：通过协作学习的方式完成学习任务。,交互性,：通过课内外、人机、网络等手段，实现教师与学生、学生与学生之间的教与学的互动。,开放性,：以不断扩充着的素材库为基础，以教师的个性化为立足，让教师根据教学需要方便地进行体系和内容的增减整合。,自学性,：教学设计思路紧紧扣住支持学生自主学习；要体现对素质和能力的培养,。,课程教学设计课程的定位：是一门什么样的课程？,课程教学设计,课程内容度的把握？,度：深度和广度,？,可以是无限，短短的,20,左右课时时间内如何讲授，学生如何学习是难题。,讲授的度,：以激发学生对专业的兴趣为标准来组织教学。,学习的度,：以激发学生自学的热情，通过课程懂得要学会自学，懂得要从实践中去学习。懂得思想方法、素质和能力的重要性，可以变知识为力量。,课程教学设计课程内容度的把握？,课程教学设计,学生怎么学？,三基：基本概念、基本知识、基本思想,学生要学会,自学,和从,实践中去学,的思想,作业：开放性的，可能无唯一答案，可能更好,与平时的观察和实践相结合、写学习体会、写读书报告、写小文章,教一、学二、考三,学会一种正确的思想和思维方法：,辩证法,课程教学设计学生怎么学？,课程教学设计,使用的教材和参考书：,课程教学设计使用的教材和参考书：,课程教学设计,使用的教材和参考书：,课程教学设计使用的教材和参考书：,课程教学设计,土木工程概论,(,第三版,),刚刚出版：,课程教学设计土木工程概论(第三版)刚刚出版：,课程教学设计,使用的教材和参考书：,课程教学设计使用的教材和参考书：,绪论,土木工程：是建造各类工程设施的科学技术的总称,内涵：既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中、直接或间接为人类生活、生产、军事、科学研究服务的各种工程设施，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、给水和排水以及防护工程等,绪论土木工程：是建造各类工程设施的科学技术的总称,土木工程：是建造各类工程设施的科学技术的总称,内涵：既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中、直接或间接为人类生活、生产、军事、科学研究服务的各种工程设施，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、给水和排水以及防护工程等,选自中国大百科全书：土木工程卷,绪论,土木工程：是建造各类工程设施的科学技术的总称绪论,土木工程：是建造各类工程设施的科学技术的总称,是指工程建设的对象；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。,选自中国国务院学位委员会在学科简介中对土木工程的定义,绪论,土木工程：是建造各类工程设施的科学技术的总称绪论,什么是土木工程?,John Smeaton,(1724-1792),是英国第一名土木工程师.,今天，土木工程师是一个很专业的职业，她涉及到满足社会经济要求下对各种各样的实际工程结社会经济进行规划、设计、建造、维护等工作。,绪论,什么是土木工程?绪论,什么是土木工程?,是1818年以来对整个非军用工程的统称，排除化学、电子、电器、海洋和机械工程。,土木工程包括机场、桥梁、水利、码头、基础、港口、海洋结构、铁路、河流和盆地管理、道路、排污处理、土壤力学、结构设计、交通工程、隧道、给水等工程。,Selected from Dictionary of Civil Engineering,绪论,什么是土木工程?绪论,什么是土木工程?,土木工程学科按照其分支可以分为很多领域:,结构设计(结构工程)；,结构施工,(建设工程);,水利工程;,灌溉工程;,基础工程;,测量学;,道路工程;,铁路工程;,环境工程;等等。,Selected from Basic Civil Engineering,绪论,什么是土木工程?绪论,让学生了解什么是,“,土木工程,”,Definition,定义,不会犯错误、尤其是概念错误,解决专业,思想问题,尤其是学土木工程的女同学的,思想问题,教学目的,让学生了解什么是“土木工程”教学目的,作为一名土木工程师，你可以在以下领域工作:,交通系统,:,道路, 铁路, 码头, 港口, 机场, 桥梁, 隧道和交通管理系统.,给水,:,坝, 水库, 水资源, 处理系统, 污染控制及其网络体系等.,能源,:,热能部门, 核能, 水力发电站, 煤矿和石油钻探部门.,废弃物处理,:,排污系统, 垃圾处理等.,防灾工程,:,洪水控制, 城市排水和海岸防卫等.,工业和商业发展,:,购物中心, 汽车停车场, 工厂, 办公楼等.,通信,:,通信桅杆和设施, 通信塔.,环境,:,环境影响评估等.,休闲娱乐,:,运动馆所和中心, 游泳池, 剧院和电影院, 等等.,绪论,作为一名土木工程师，你可以在以下领域工作:绪论,土木工程：一个具有挑战的职业,创造性;,在室内和室外工作;,能运用技术和实践技能;,能承担责任，并主动工作;,有令人满意的报酬;,愿意的话，可以周游世界.,绪论,土木工程：一个具有挑战的职业绪论,作为一名土木工程师，你必须具备以下素质,:,富有想像和创造性;,很强的适应性: 能够适应在各种条件和场合下工作;,在技术和实践中能够积极思考;,强的人际交往能力：有效地与专业人员、客户和工人进行交流;,具备决策能力，即使是很大一笔款项。,绪论,作为一名土木工程师，你必须具备以下素质:绪论,毕业后, 你也许工作在：,设计部门:,设计需要计算机知识和一般的工程技能,.,像,AutoCAD,和,FORTRAN,等允许现代工程师工作的更加有效,.,设计选修课和学生期间的课程设计项目是为你将来进入大的工程设计项目的阶梯,。,安全、造价和质量这三个目标是每一位设计者在每一个设计项目中所追求的目标，往往是满足了一个而不能满足其它两个，永远是矛盾的。,绪论,毕业后, 你也许工作在： 绪论,毕业后, 你也许工作在：,咨询部门:,当今，有关土木工程的咨询是非常专业的,.,一个项目在设计和建设过程中提出的高要求已经使得学生要花费更多的时间去比较各种不同的设计和建设方案,.,希望从事咨询工作的学生至少是土木工程某一领域的硕士毕业，这样才能在工作中取得成功,.,绪论,毕业后, 你也许工作在： 绪论,毕业后, 你也许工作在：,咨询部门:,一般新的咨询工程师在成为咨询专家前，先工作在一些咨询公司,.,咨询工作的收入一般取决于项目的大小和时间的多少,.,土木工程咨询师的年收入一般是高的,.,绪论,毕业后, 你也许工作在： 绪论,毕业后, 你也许工作在：,公司研究部门:,一般地土木工程公司中的研究是比较缺少的,.,大部分工作发生在大学里面。一些大的公司，如石油公司等，会雇佣一些研究工程师对其存在的结构和系统进行有效地检查工作,.,绪论,毕业后, 你也许工作在： 绪论,毕业后, 你也许工作在：,政府公务员:,政府工作的稳定性为你提供了很好的工作保障以及工资报酬,.,政府公务员的平均工资一般比私人企业的工程师要低，但是政府提供了很好的退休计划、医疗保障、可以预见的升迁、和良好的工作环境,政府部门可能是市政工程师、甚至于是国家安全部门等。,绪论,毕业后, 你也许工作在： 绪论,还是解决一个思想问题,解决：大学生到大学里来干什么？,学什么？怎么学？的问题,问学生二个问题：,1,我将来想干什么？,2,我将来能干什么？,教学目的,还是解决一个思想问题教学目的,绪论,土木工程材料,基础工程,建筑工程,交通工程,港口工程,地下工程,水利工程,土木工程建设与管理,数字化技术在土木工程中的应用,土木工程设计引论,绪论,绪论绪论,土木工程发展趋势：,满足人类不同的需要,高质量,快速建造,高经济效益,绪论,土木工程发展趋势：绪论,土木工程新进展：,1. 新材料,2. 新的基础处理技术,3. 工程规划,4. 工程设计,5. 工程建设,6. 土木工程 + 数字化技术 = ?,绪论,土木工程新进展：绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,三峡水利枢纽工程,:,绪论三峡水利枢纽工程:,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,绪论,台湾：台北,101 -,地震与台风多发地区造世界高楼,台湾：台北101 - 地震与台风多发地区造世界高楼,台湾：台北,101 -,地震与台风多发地区造世界高楼,台湾：台北101 - 地震与台风多发地区造世界高楼,台湾：台北,101 -,地震与台风多发地区造世界高楼,台湾：台北101 - 地震与台风多发地区造世界高楼,这里最好展示教师自己亲自收集或者拍摄的照片，,为什么？请大家想想，,这里主要是展示一些建筑工程中的一些标志性成果，提起学生的兴趣为主要目的,要展示一些学生可能平时看不到的建筑物或有关成就,教学目的,这里主要是展示一些建筑工程中的一些标志性成果，提起学生的兴趣,绪论,比萨斜塔,绪论比萨斜塔,比萨斜塔,:,世纪著名建筑，斜塔的斜因：,是,Pisa,大教堂的钟楼，8层楼，高55米。,1173年9月8日破土动工，建到4层时出现倾斜。,1178年被迫停工；,1272年重新开工；,1278年又停工；,1360年再次复工；,直到1370年全塔竣工。,全塔重145,MN,，,地基承受接触压力达500,KPa,，,斜塔倾斜5.5度，塔顶离开竖直中心线距离5米多。,设计本身偏差、建筑施工中的误差、地基原因？,绪论,比萨斜塔: 绪论,绪论,绪论,比萨斜塔,:,斜塔纠偏的持久战：,1838,出现一次大的倾斜，于是纠偏工作开始,在斜塔周围挖一个圆环形基坑，以减轻塔基荷重，此仅能延缓而不能阻止倾斜：,1933年开始对圆环形基坑注入水泥灌浆加强，但是反而是斜塔的偏斜加剧：,20世纪80年代，有人预言斜塔将于2003年倒塌,1988年,斜塔终于向游人关闭,1990,年意大利斜塔拯救委员会向全世界征集救塔方案,绪论,比萨斜塔: 绪论,比萨斜塔,:,力学挽救斜塔：,2000年初委员会13名专家经反复讨论，采用了力学工作者提出的抽土方案，即在北侧塔基地下20米深处用,抽土管抽土释放应力。,绪论,比萨斜塔: 绪论,比萨斜塔,:,2000,年2月3日，抽土开始，120部精密仪器严密监视斜塔的动静,绪论,比萨斜塔: 绪论,比萨斜塔,:,绪论,比萨斜塔: 绪论,比萨斜塔,:,绪论,比萨斜塔: 绪论,比萨斜塔,:,绪论,比萨斜塔: 绪论,比萨斜塔,:,绪论,比萨斜塔: 绪论,比萨斜塔,:,不久奇迹出现了：,抽土后，斜塔比纠偏前减少了,33,cm，,已经恢复到1810年以前的倾斜水平。,2001年3月，再次宣布，斜塔倾斜度已减少,38.7,cm。,斜塔的偏斜得到奇迹般的修复。,绪论,比萨斜塔: 绪论,比萨斜塔,:,意大利人民,为此欣喜国宝获救,绪论,比萨斜塔: 意大利人民为此欣喜国宝获救绪论,Imperial College of Technology,：,Introduction to Civil Engineering,Imperial College of Technology,Pisa lean tower,:,Introduction to Civil Engineering,Pisa lean tower: Introduction,将这个世界难题展示给学生,也是学生最最熟悉的一个建筑案例,其中告诉学生那么,几个道理：,世界建筑史上还有很多遗留问题,解决这些遗留问题需要智慧和科学,传统的思想和观念不见得都准确,；,创新实践需要：思想、科学和方法,教学目的,将这个世界难题展示给学生教学目的,作业：,1.,课后看书：第一章,2.,网上精品课程：有关内容和网络课程的有关章节,3.,课后在网上登录注册自己：,http:/www.ccshu.org/bbs/,论,作业： 绪论,土木工程概论,Introduction to Civil Engineering,第十章数字化技术在土木工程中的应用,Chapter 10,Digitalization to Civil Engineering,土木工程概论Introduction to Civil E,数字化技术在土木工程中的应用,What is,Digitalization to Civil Engineering,?,The goal is to develop technologies to enhance the operation capabilities of civil engineers responsible for civil engineering. It will contain the capacity for handling civil engineering databases, build a basis for civil engineering information sharing for design, construction and managements, and provide data analysis, design, and CAD to increase efficiency and reduce operating costs, and so on.,数字化技术在土木工程中的应用What is Digitali,计算机辅助设计(,CAD),计算机辅助设计(,Computer Aided Design，,简称,CAD),在工业部门的广泛应用，已成为人们熟悉的并能推动生产前进的新技术。,我国的计算机辅助设计在土木工程领域中的应用首推是由中国建筑科学研究院开发的,PKPMCAD,系统。,数字化技术在土木工程中的应用,计算机辅助设计(CAD) 数字化技术在土木工程中的应用,PMCAD,的基本功能有：,1人机交互建立全结构模型：用户在屏幕上逐层布置结构构件，快速搭起整体结构构架，输入过程中伴有中文菜单及提示，用户可以反复修改。,2自动导算荷载，建立荷载信息库。,3为各种计算模型提供计算所需数据文件。,4为上部结构绘制,CAD,模块提供结构构件的精确尺寸：如梁、柱总图的截面、跨度、次梁、轴线号、偏心等。,数字化技术在土木工程中的应用,PMCAD的基本功能有：数字化技术在土木工程中的应用,PMCAD,的基本功能有：,5为基础设计,CAD,模块提供底层结构布置与轴线网格布置，还提供上部结构传下的恒、活荷载。,6现浇钢筋混凝土楼板结构计算与配筋设计。,7结构平面施工图辅助设计：如自动绘制梁、柱、墙和门窗口、标注轴线与尺寸、标注字符、写中文说明等等。,8做砖混结构圈梁布置，画砖混圈梁大样及构造柱大样。,9砖混结构和底框上砖房结构的抗震分析验算。,10统计结构工程量，以表格形式输出,。,数字化技术在土木工程中的应用,PMCAD的基本功能有：数字化技术在土木工程中的应用,PK,软件则是钢筋混凝土框架、框排架、连续梁结构计算与施工图绘制软件，其主要功能为：,1软件按照结构设计的规范编制。,2绘图方式有整体式与分开绘制式。,3包含框、排架计算软件和壁式框架计算软件。,4与其它有关软件，接口完成梁、柱施工图的绘制。,数字化技术在土木工程中的应用,PK软件则是钢筋混凝土框架、框排架、连续梁结构计算与施工,PK,软件则是钢筋混凝土框架、框排架、连续梁结构计算与施工图绘制软件，其主要功能为：,5生成底层柱底组合内力均可与,PMCAD,产生的基础柱网对应，直接传过去作柱下独立基础、桩基或条形基础的计算，达到与基础设计,CAD,接力的工作。,6. 绘制各种构件的施工图，能自动布置图纸版面与完成模板图的绘制等。,数字化技术在土木工程中的应用,PK软件则是钢筋混凝土框架、框排架、连续梁结构计算与施工,土木工程结构的力学分析与计算：,结构是设计来承受荷载的。受载结构如果具有足够的强度与刚度，那么结构就不会发生较大的变形或毁坏。对于细长的构件来说，如果受荷载压曲，则此类构件还有失稳和屈曲问题。,对于结构构件进行力学分析与计算也是土木工程专业学生必须掌握的一项重要技能,数字化技术在土木工程中的应用,土木工程结构的力学分析与计算：数字化技术在土木工程中的应用,土木工程结构的力学分析与计算：,现成的结构分析计算软件有：,我国北京大学研制开发的,SAP84、,大连理工大学研制开发的,JIEFEX、,美国的,ABARQUS、ANSYS、NASTRAN 、,SAP2000,、Algor,等等。,数字化技术在土木工程中的应用,土木工程结构的力学分析与计算：数字化技术在土木工程中的应用,力学计算软件举例：,数字化技术在土木工程中的应用,力学计算软件举例：数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,结构力学求解器,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：结构力学求解器数字化技术在土木工程中的应用,力学计算软件举例：,数字化技术在土木工程中的应用,力学计算软件举例：数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,轻型钢结构设计软件,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：轻型钢结构设计软件数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,轻型钢结构设计软件,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：轻型钢结构设计软件数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,轻型钢结构设计软件,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：轻型钢结构设计软件数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例:,钢结构设计软件-1,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例: 钢结构设计软件-1数字化技术在土木工程中的应,计算软件举例:,钢结构设计软件-1,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例: 钢结构设计软件-1数字化技术在土木工程中的应,计算软件举例:,钢结构设计软件-1,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例: 钢结构设计软件-1数字化技术在土木工程中的应,计算软件举例:,钢结构设计软件-1,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例: 钢结构设计软件-1数字化技术在土木工程中的应,计算软件举例:,钢结构设计软件-1,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例: 钢结构设计软件-1数字化技术在土木工程中的应,计算软件举例:,钢结构设计软件-1,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例: 钢结构设计软件-1数字化技术在土木工程中的应,计算软件举例：,钢结构设计软件-2,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：钢结构设计软件-2数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,钢结构设计软件-2,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：钢结构设计软件-2数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,钢结构设计软件-2,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：钢结构设计软件-2数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,钢结构设计软件-2,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：钢结构设计软件-2数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,钢结构设计软件-2,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：钢结构设计软件-2数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,Algor 96,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：Algor 96数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,Algor 96,计算结果举例,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：Algor 96 计算结果举例数字化技术在土木,计算软件举例：,SAP2000,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：SAP2000数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：,MatLab 7.1 (R14),数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：MatLab 7.1 (R14) 数字化技术在,计算软件举例：,FemLab 3.0,数字化技术在土木工程中的应用,计算软件举例：FemLab 3.0 数字化技术在土木工程中的,计算机辅助施工管理与专家系统,计算机辅助施工管理,数字化技术在土木工程中的应用,计算机辅助施工管理与专家系统 数字化技术在土木工程中的应用,计算机辅助施工管理与专家系统,土木工程中的专家系统,1诊断型专家系统。利用收集到的数据，进行推理，对工程的状态进行判断。例如：美国,Purdue,大学研制的结构破损判断专家系统,SPERIL，,利用对结构观测到的资料及地震加速度记录，对结构地震损伤程度进行判断。,数字化技术在土木工程中的应用,计算机辅助施工管理与专家系统 数字化技术在土木工程中的应用,计算机辅助施工管理与专家系统,土木工程中的专家系统,2监控型专家系统。利用预先规定的计划和要求，对工程进行评价和控制，可用于交通控制、结构安全监控等。,3设计型专家系统。在此类系统的知识库中常常装入一些设计的约束条件与规则以及以往成功的设计实例。系统的推理方法与策略往往不像其它类型系统那么清晰，常常是混合采用的，而且对设计目标的针对性很强。,数字化技术在土木工程中的应用,计算机辅助施工管理与专家系统 数字化技术在土木工程中的应用,计算机模拟仿真在土木工程中的应用,计算机模拟仿真在结构工程中的应用,工程结构在各种外加荷载作用下的反应，是工程师们关心的课题。当结构参数发生变化时，可以利用计算机仿真技术，在计算机上做模拟试验就方便多了。,数字化技术在土木工程中的应用,计算机模拟仿真在土木工程中的应用数字化技术在土木工程中的应用,计算机模拟仿真在土木工程中的应用,计算机模拟仿真在防灾工程中的应用,结构工程的计算机还用于事故的反演,已有不少关于抗灾防灾的模拟仿真软件被研制成功,计算机模拟仿真在岩土工程中的应用,岩土处于地下，往往难于直接观察，而计算机仿真则可以把内部过程展示出来，有很大的实用价值。,数字化技术在土木工程中的应用,计算机模拟仿真在土木工程中的应用数字化技术在土木工程中的应用,计算机模拟仿真在土木工程教学中的应用,数字化技术在土木工程中的应用,计算机模拟仿真在土木工程教学中的应用 数字化技术在土木工程中,土木工程专业中计算机辅助教学与网络教学,计算机辅助教学,CAI,数字化技术在土木工程中的应用,土木工程专业中计算机辅助教学与网络教学 数字化技术在土木工程,土木工程专业中计算机辅助教学与网络教学,网上教学与学习-,1,数字化技术在土木工程中的应用,土木工程专业中计算机辅助教学与网络教学 数字化技术在土木工程,土木工程专业中计算机辅助教学与网络教学,网上教学与学习-,2,数字化技术在土木工程中的应用,土木工程专业中计算机辅助教学与网络教学 数字化技术在土木工程,数字化技术在土木工程中的应用,数字化技术在土木工程中的应用,数字化技术在土木工程中的应用,数字化技术在土木工程中的应用,对土木工程系的学生讲,：,数字化，或者现代计算机技术、通信技术对土木工程同样发挥作用,数字化技术对土木工程赋予了新的内涵和方法,教学目的,对土木工程系的学生讲：教学目的,你所知道的数字化技术在土木工程中的应用（举例说明之）,Review Questions,数字化技术在土木工程中的应用,你所知道的数字化技术在土木工程中的应用（举例说明之）Revi,土木工程概论,Introduction to Civil Engineering,第十一章土木工程设计概述,Chapter 11,Introduction to Design of Civil Engineering,土木工程概论Introduction to Civil E,“,设计,”,两个字总是给人带来高深莫测的含义,：,设计的定义,设计的思想,设计的过程,设计师素质,教学目的,“设计”两个字总是给人带来高深莫测的含义：教学目的,What is,Introduction to Design of Civil Engineering,?,It provides the students with the necessary background on terminology used in design. With this chapter, entry-level students of civil engineering will better understand from the outset lectures on detailed subject areas. It will also prove beneficial for newly qualified professionals and others who want a concise guide to everyday design terminology.,土木工程设计引论,What is Introduction to Design,土木工程设计引论,“,设计”,是什么意思呢？,实际上它对不同人可能有不同的含义。对于某些人们来讲，设计是满足人们对某些事物的功能的要求。而对于另一些人们来讲设计却仅仅是好看而已。,土木工程结构的基本功能应具有两个方面：一是提供良好地为人类生活和生产服务以满足人类使用要求、审美要求。另一类是承受和抵御结构服役过程中可能出现的各种环境作用(环境是广义的，包括结构所承受的各种作用)。,土木工程设计引论 “设计”是什么意思呢？,一般来讲，,一项好的设计,应该包含如下内容：,首先要能够完全满足客户的使用需求；,其次要有很好的经济效益，不论是在建设资金和今后的保养费用都比较省钱；,最后当然要符合审美要求。,实际上,“,设计,”,是在以上这些问题中求得平衡点：,因此设计是一项以满足客户所有各种不同要求而不断优化的过程。,它要求集成上述所有的内容到最终产品上，使得最后的产品是最有效、最经济和最美观。,土木工程设计引论,一般来讲，一项好的设计应该包含如下内容：土木工程设计引论,一名好的土木工程设计师要满足以下几个方面：,1.接受过良好的土木工程学科和相关学科的教育，并训练有素；,2.对其它学科具备一定的知识；,3.不断地参与土木工程有关最新技术和知识的各种活动；,4.很好的交际技能，包括口头、撰写、绘图和数字化方面。,5. 由此可见，好的土木工程设计师不仅仅是会进行工程结构的计算以及算的如何精确，更重要的是要具备全局性、创造性和不断的追求的精神和意识。,土木工程设计引论,一名好的土木工程设计师要满足以下几个方面：土木工程设计引论,荷载的分类一般有：按随时间的变异分类：,(1) 永久荷载：,在设计基准期内作用值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以略去不计的荷载。如结构自重、土压力、水位不变的压力等。,(2) 可变荷载：,在设计基准期内作用值随时间变化，或其变化与平均值相比不可略去不计的荷载。如结构施工中的人员和物件的重力、车辆重力、设备重力、风荷载、雪荷载、冰荷载、水位变化的水压力、温度变化等。,(3),偶然荷载：,在设计基准期年不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的荷载。如地震、爆炸、撞击、火灾、台风等。,土木工程设计引论,荷载的分类一般有：按随时间的变异分类：土木工程设计引论,荷载的分类一般有：按随空间位置的变异分类：,(1) 固定荷载：,在结构空间位置上具有固定的分布，但其量值可能具有随机性的荷载。如结构的自重、固定的设备等。,(2) 自由荷载：,在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布，出现的位置及量值可能具有随机性的荷载。如房屋楼面上的人群和家具荷载、厂房中的吊车荷载、桥梁上的车辆荷载等。,自由荷载在空间上可以任意分布，设计时必须考虑它在结构上引起的最不利效应的分布位置和大小。,土木工程设计引论,荷载的分类一般有：按随空间位置的变异分类：土木工程设计引论,荷载的分类一般有：按结构的反应特点分类：,(1) 静态荷载：,对结构或结构构件不产生动力效应，或其产生的动力效应与静态效应相比可以略去不计的荷载。如结构自重、雪荷载、土压力、建筑的楼面活荷载等。,(2) 动态荷载：,对结构或结构构件产生不可略去的动力效应的荷载。如地震荷载、风荷载、大型设备的振动、爆炸和冲击荷载等。,结构在动态荷载下的分析，一般按结构动力学方法进行分析。对有些动态荷载，可转换成等效静态荷载，然后按照静力学方法进行结构分析。,土木工程设计引论,荷载的分类一般有：按结构的反应特点分类：土木工程设计引论,土木工程的力学基础：,理论力学,(,研究刚体运动的力学,),材料力学,(,研究变形体的力学,),结构力学,(,研究杆系的变形体力学,),土力学,(,研究土壤与基础等的力学,),弹性力学,(,研究一般变形体的力学,),有限元方法,(,计算机结构力学，即：计算结构力学,),土木工程设计引论,土木工程的力学基础：土木工程设计引论,结构设计的一般理论与方法,：,我国目前的规范对结构设计制订了明确规定，即建筑结构必须满足下列各项功能要求：,（一）,能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；,（二）,在正常使用时具有良好的工作性能；,（三）,在正常维护下具有足够的耐久性能；,（四）,在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。,结构的设计并不是要结构,100%,安全，那是不经济的，而是保证结构的失效概率达到人们的心理可接受的程度。,土木工程设计引论,结构设计的一般理论与方法：土木工程设计引论,结构设计的方法,：,1. 结构模型的建立,对建筑工程的结构设计前，必须先清楚需选用的结构类型。结构类型如本章前几节所述，可依据建筑的要求选用合理的结构类型。,以下以框架结构为例，讲解框架结构的模型建立过程。,(1) 整体结构的简化：,框架结构虽然是空间结构，但为简化计算，可取出其中的一榀框架，将其简化为平面框架进行计算。,(2),构件的简化：,梁和柱的截面尺寸相对于整个框架来说较小，因此可以将其简化为杆件，梁和柱的连接节点可简化为刚性连接。,土木工程设计引论,结构设计的方法：土木工程设计引论,结构设计的方法,：,2. 结构荷载计算：,结构模型建立完成后，即可计算该模型上的受力。计算受力必须清楚该结构所受的荷载的种类和传力路线。,(1),荷载种类,(2) 传力路线,(3),荷载计算,土木工程设计引论,结构设计的方法：土木工程设计引论,结构设计的方法,：,3. 构件内力计算和构件选择,绘制出计算模型和其所受力后，即可针对该模型进行内力计算。,(1),先依据经验估计梁柱的截面尺寸，然后即可进行该模型的受力计算。模型受力的计算方法将在结构力学课程中学到。,(2),计算出构件的内力后，再依据内力，进行梁柱配筋的计算和梁柱的强度、稳定、变形的计算，这些计算方法将在混凝土结构、钢结构等课程中学到。,土木工程设计引论,结构设计的方法：土木工程设计引论,结构设计的方法,：,4. 施工图纸的绘制,构件的截面尺寸和配筋确定后，下一步即是如何将其反映至施工图纸上。如何绘制施工图纸将在画法几何和建筑制图课程中学习。,施工图纸的绘制必须规范，因施工人员是按图纸施工的，只有按规范绘制的图纸，施工人员才能识别，也才能按照图纸施工。,土木工程设计引论,结构设计的方法：土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程,：,1.,结构安全,设计的结构必须是安全的。那么怎样算达到安全了呢？,以一个简单例子为例，假定人们有一条小溪需要跨越。这溪水是有毒且有很多鳄鱼。人一旦跌入生命攸关。现决定用木头造一座跨越小溪的桥。,我们已知人的平均重量和木头的平均强度。如果桥的设计是以这已知的平均值来计算，这样设计和造成的桥，请问人们敢从桥上跨越吗？,土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程：土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程,：,1.,结构安全,回答肯定是不敢。因为以平均值来设计计算，则有一半人的重量会大于平均值，且有一半木材的强度低于平均值。,在第一个跨越桥的人则有,25%,的可能性遭遇桥的断裂。可见桥必须设计得比目前的要强才能保证是安全的。,如果考虑到桥的绝对安全性，则桥可以设计的非常坚固，当然问题是将会用较多的木材来完成这样的设计。从另一个角度讲则是不经济的，以至于使得无法能够获得建设资金的批准。,因此桥的木材尺寸必须设计的合适既能保证当人过桥时是安全的，同时又是经济的。,土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程：土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程,：,2.,极限设计方法,我国工程结构设计经历了容许应力法、破损阶段法、极限状态设计法和概率极限状态设计法四个阶段。,容许应力法是建立在弹性理论基础上的设计方法。在使用荷载作用下，它规定了结构构件在使用阶段截面上的最大应力不超过材料的容许应力。,土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程：土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程,：,2.,极限设计方法,破损阶段法则以结构或构件破坏时的受力情况为依据，考虑了材料的塑性性能，在表达式中引入安全系数，使得构件有了总安全度的概念。,极限状态设计法则明确地将结构的极限状态分成承载力极限状态和正常使用极限状态。,概率极限状态设计法则是将概率理论为基础，视荷载效应和影响结构抗力的主要因数视为随机变量，根据统计分析确定可靠概率来度量结构可靠度的结构设计方法。,土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程：土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程,：,在土木工程项目设计中，如桥、大坝等工程项目的设计，工程师们起到了举足轻重的作用。一般首先要遇到如下因素：,(1)所设计的结构要适合其使用目的；,(2)结构是持久耐用的；,(3)项目在预算的范围内；,(4)项目在预定的时间内完成。,土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程：土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程,：,接着，工程师必须考虑建设造价和工期等，其中有：,(1) 建设施工方法和方式；,(2) 所用材料的类型；,(3) 所用材料的数量；,(4) 所用材料的质量；,(5) 对材料的特殊要求和施工的特殊要求,(6) 施工工地的环境与条件；,等等各方面因素。这些虽然不是设计者在设计中要考虑的，但是一项工程项目设计中必须考虑的因素。,土木工程设计引论,结构安全、极限设计和设计过程：土木工程设计引论,通过一个多层框架结构的设计计算，展示设计和施工图产生的全过程：,建模,参数,计算,制图,教学目的,通过一个多层框架结构的设计计算，展示设计和施工图产生的全过程,变化世界中的设计师：,要成为一名优秀的设计者，就必须与时俱进，要不断地进行学习，要从失效的教训中进行学习。,作为土木工程师，应该在工作中做到以下几个方面：,(1) 要不断地适应社会的变化；,(2) 要不断地掌握技术的变化；,(3) 要不断地知晓经济的变化；,(4) 要不断地了解环境的变化；,(5) 要不断参与相关职业学习；,(6) 要学会从失败教训中学习。,土木工程设计引论,变化世界中的设计师：土木工程设计引论,水坝：,渗漏修复问题,土木工程设计引论,加拿大,Long Spruce,水电站大坝渗漏问题,水坝：渗漏修复问题土木工程设计引论加拿大Long Spruc,水坝：,渗漏修复问题,土木工程设计引论,水坝：渗漏修复问题土木工程设计引论,水坝：,渗漏修复问题,土木工程设计引论,水坝：渗漏修复问题土木工程设计引论,水坝：,渗漏修复问题,土木工程设计引论,水坝：渗漏修复问题土木工程设计引论,水坝：,渗漏修复问题,土木工程设计引论,水坝：渗漏修复问题土木工程设计引论,水坝：,渗漏修复问题,土木工程设计引论,水坝：渗漏修复问题土木工程设计引论,水坝：,渗漏修复问题,土木工程设计引论,水坝：渗漏修复问题土木工程设计引论,水坝：,渗漏修复问题,土木工程设计引论,水坝：渗漏修复问题土木工程设计引论,美国,ASCE,编著,世界上著名的土木工程结构、基础等失效事故的,43,个案例,土木工程设计引论,美国ASCE编著土木工程设计引论,土木工程设计引论,土木工程设计引论,1.,教材：,第十四章、第十五章,2.,校园网,上,土木工程概论,精品课程网站上网络课程中的：,第一章、第十六章,课后阅读,土木工程设计引论,1. 教材：第十四章、第十五章课后阅读土木工程设计引论,1.,Explain the terms stress and strain.,2.,State Hook,s Law.,3.,Why is a factor of safety provided for a design?,4.,What is meant by working stress?,5.,Define (i) Poisson,s ratio,(ii) hydrostatic pressure and,(iii) volumetric strain.,Review Questions,土木工程设计引论,1.Explain the terms stress an,我们出版了,土木工程概论,英语教案举例：,提供双语教学的需要,不编著全英文版教材的理由：要学地道的英语，不是中国式英语,此类课程真正全英语教学的困难，建议英文,PPT,，中文讲解,教学目的,我们出版了土木工程概论英语教案举例：教学目的,土木工程概论,Introduction to Civil Engineering,第一章绪论,Chapter 1,Introduction,土木工程概论Introduction to Civil E,Introduction to Civil Engineering,What is Civil Engineering?,John Smeaton,(1724-1792) was the first man in Britain to call himself a civil engineer.,Today, the work of a professional civil engineer may be broadly defined as the planning, design, construction, and main-tenance of the many and varied physical structures necessary for the economic well-being of society.,Selected from: CSE, UK,Introduction to Civil Engineer,What is Civil Engineering?,The whole of non-military engineering at the time of the founding of the ICE in 1818, but now excluding chemical, electrical, electronic, marine, mechanical engineering, etc.,It includes airfields, bridges, canals, docks, foundation, harbor, offshore construction, railways, river basin management, roads, sewage treatment, sewerage, soil mechanics, structural design, traffic engineering, tunnels, water supply, etc.,Selected from Dictionary of Civil Engineering,Introduction to Civil Engineering,What is Civil Engineering?Intr,Introduction to Civil Engineering,What is Civil Engineering?,The science of civil engineering can be divided into many major branches according to functions performed:,Designing structures (Structural engineering),;,C,onstructing structures (Construction engineering);,Hydraulic engineering;,Irrigation engineering;,Geo-technical engineering(Foundation engineering);,Surveying;,Highway engineering;,Railway engineering;,Environment engineering;,Selected from Basic Civil Engineering,Introduction to Civil Engineer,Introduction to Civil Engineering,As a Civil Engineer, you could find yourself working in any one of the following areas:,Transport systems,:,roads, railways, canals, docks, harbors, airports, bridges, tunnels and traffic management systems.,Water supply,:,Dams, reservoirs, hydrometric system, treatment systems, pollution control and dis