土木工程概论课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,*,土木工程概论,土木工程概论,2,目 录,第一章 综述,第二章 工程材料,第三章 土木工程的基本结构形式,第四章 土木工程与工程结构,第五章 土木工程荷载,第六章 基础工程,第七章 结构的使用性和耐久性,第八章 数学和力学与土木工程,第九章 抗震结构工程,第十章 工程事故和工程加固以及房屋增层,2目 录第一章 综述,3,目 录,第十一章 建筑施工,第十二章 工程与经济,第十三章 施工管理,第十四章 国际工程承包,第十五章 建设监理,第十六章 房地产业与物业管理,第十七章 计算机在土木工程中的应用,第十八章 土木工程的未来,第十九章 土木工程专业介绍,3目 录第十一章 建筑施工,4,第,1,章 绪论,1,土木工程基本概念,2,土木工程发展历史,3,土木工程的重要性及建设与使用,4,几个与土木工程相关的重大问题,5,土木工程伟大的战略部署,6,土木工程的未来,4第1 章 绪论1 土木工程基本概念,5,1,土木工程基本概念,一 定义,1.,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，即建设在地上、地下、水中的各类工程设施；,也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术活动,。,2,土木工程英语为”,Civil Engineering,”,，直译是民用工程。,3,英语的,民用工程,”,Civil Engineering”,，怎么会译成,土木工程,呢,?,51 土木工程基本概念一 定义,6,二 分类,1.,地上,：房屋建筑工程，,道路工程，铁路工程，桥梁工程，给排水工程，机场工程,2.,地下,：隧道工程 ，矿山工程，陵墓,3.,水中,：,水利工程（,运河、大坝、水库等,），港口工程，海洋工程。,房屋建筑,水利工程,道路工程,6二 分类1. 地上：房屋建筑工程，道路工程，铁路工程，桥,7,三、应用范围,土木工程的范围,:,非常广泛，与人们的,衣、食、住、行,和各种,工业生产,息息相关。,土木工程专业学习的核心内容,：各种,土木工程设施的规划、勘测、设计、施工、管理和维修,。,7三、应用范围土木工程的范围: 非常广泛，与人们的衣、食、,8,四、土木工程的基本属性,1.,社会性：,（,1,）任何个人和社会团体都离不开它；,（,2,）随不同的社会历史时期的科学技术和管理水平而发展；,2.,综合性：,多学科、多工种、多种技术和材料的综合；,3.,实践性：,经验的重要性、对实践的依赖性。,8四、土木工程的基本属性1.社会性：,9,2,土木工程发展历史,一 古代土木工程,二 近代土木工程,三 现代土木工程,92 土木工程发展历史,10,1.,时间跨度,-,旧石器时代,（公元前,5000,年起）,-,17,世纪中叶，没有设计理论，靠经验，材料自然，工具简单,2.,古代土木工程几种典型的,结构形式,-,砖、石、木,。,3.,中西古建筑之特点：,中国,多以,木,构架加砖墙为主，而,西方,大多是,砖石,结构。,原因是什么？,4.,代表性工程介绍,(,建筑,),应县木塔，佛光寺祖师塔,(,水利,),都江堰水利工程,一 古代土木工程,101.时间跨度-旧石器时代（公元前5000年起）-17世,11,古代土木工程,-,山西应县木塔,应县木塔,位于山西省应县西街北侧，建于公元,1056,年，因塔身全部用,木质,构成，俗称木塔。,塔为,楼阁式,，用,优质松木,建成，,高,66,米,，底层直径,30,米，平面呈八角形。塔刹高,10,米，结构设计精巧，具有抗震、防灾、防火和防雷能力，保存至今已近千年，国内外现存,最古老最高大的木结构塔式建筑,。,11古代土木工程-山西应县木塔 应县木塔位于山西省应县,12,古代土木工程,-,山西佛光寺祖师塔,在山西省五台县,五台山,的佛光寺内。祖师塔建于,北魏,孝文帝时期（公元,471-499,年），是创建佛光寺的,初祖禅师的墓塔,，塔身用,青砖,砌成,高约八米,呈六角平面，,砖结构,。,12古代土木工程-山西佛光寺祖师塔在山西省五台县五台山的佛,13,古代土木工程,-,万里长城,始建,于,2000,多年前的,春秋战国时期,，最初用粘土和乱石建造，秦朝统一中国之后联成万里长城。汉、,明两代又曾大规模修筑,，,世界奇迹,。,长城是为了防备北方游牧民族的工事。,两道平行的城墙,，,中间用土填满、夯实,。主要用,砖石砌筑,13古代土木工程-万里长城 始建于2000多年前的春秋,14,古代土木工程,-,埃及金字塔,金字塔是古埃及的国王法老的,陵墓,。其中，,胡夫的金字塔规模最大，建筑技巧高超,。塔身的石块之间，没有任何水泥之类的粘着物，而是一块石头叠在另一块石头上。每块石头都磨得很平，至今已历时数千年，人们也,很难,用一把锋利的,刀刃插入石块之间,的缝隙，所以能历数千年而不倒，这不能不说是建筑史上的奇迹。,巨石结构,14古代土木工程-埃及金字塔 金字塔是古埃及的国王法,15,古代土木工程,-,都江堰水利工程,15古代土木工程-都江堰水利工程,16,古代土木工程,-,都江堰水利工程,公元前,256,公元前,251,年，秦国蜀郡太守李冰父子率众修建；世界上最长的无坝引水枢纽；,由鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三部分组成。鱼嘴起分流和减灾作用，将岷江分为内外江；飞沙堰起泄洪、排砂作用；宝瓶口起分流和灌溉作用。,鱼嘴，利用装满卵石的竹笼堆放在江心形成的狭长小岛，形似鱼嘴，江水流经鱼嘴，便被分为内外江。,飞沙堰的设计利用了“,回旋流,”理论，溢洪道前修有弯道，江水溢洪流经这里会形成环流，从而将泥沙携裹带入外江，这样就不会淤塞内江和宝瓶口水道。,宝瓶口，宽,13.3m,、宽,26.6m,、高,53.3m,，在玉垒山凿出的山口，形似瓶口。,16古代土木工程-都江堰水利工程公元前256公元前251,17,古代土木工程,-,京杭大运河,我国的京杭大运河北起,北京,，南,到杭州,，流经冀、鲁、苏、浙,四省,，沟通海、河、淮、长江、钱塘江,五大水系,全长,1,794,千米,，是,世界最长的人工河,。,长度居世界第三的苏伊士运河，只有它的,1,10,。这段运河开凿至今已有,2400,多年历史了。是我国历史上可与万里长城媲美的伟大工程。,17古代土木工程-京杭大运河我国的京杭大运河北起北京，南,18,古代土木工程,-,赵州桥,河北省赵县，是世界桥梁史上第一座,单孔弧形石拱桥,，距今已有,1400,年的历史,。,赵州桥全长,64,米,。通体为巨大,花岗岩石块,组成，,28,道独立石拱纵向并列砌筑组成,单孔孤形,。桥大拱两端之肩上又各设,两个小拱,，这些敞开的小拱减轻桥身重量的同时，又起到了减少流水冲力、加速畅洪的作用，设计可谓非常科学合理。世界第,12,个土木工程里程碑（,1991,，,ASCE,）,单孔弧形石拱桥,18古代土木工程-赵州桥 河北省赵县，是世界桥梁史上第,19,二 近代土木工程,1,.,近代土木工程的时间跨度,：,17,世纪中叶,第二次世界大战前后,。,2.,这一时期土木工程的特点：,有,力学和结构理论,作为土木工程的设计指导；,砖、瓦、石、木,等建筑材料得到广泛应用；,混凝土和钢筋混凝土,、,钢材、预应力混凝土,得到发展；施工技术、施工机械、施工规模进步很快，施工速度加快。,3.,推动土木工程的发展具有重大意义的几件大事：,19二 近代土木工程1.近代土木工程的时间跨度：,20,近代土木工程,-,大事记,1,关于两门新科学的对话,的发表（公元,1638,年）,意大利物理学家和天文学家伽利略在公元,1638,年发表了,关于两门新科学的对话,，论述了建筑材料的力学性质和梁的强度，,首次用公式表达了梁的设计理论,。,2,力学三大定律（公元,1687,年）,英国科学家牛顿在公元,1687,年总结出了力学三大定律，,为土木工程的力学分析奠定了基础,。,3,曲线的变分法,（公元,1744,年）,瑞士数学家欧拉于公元,1744,年出版了,曲线的变分法,，建立了柱的压屈理论，得到柱的临界应力公式，,为分析土木工程结构物的稳定问题奠定了基础。,4,波兰特水泥的出现（公元,1824,年）,英国人阿斯普丁取得了,“波兰特”水泥,的专利权，,1850,年开始生产。,20近代土木工程-大事记1关于两门新科学的对话的发表（,21,近代土木工程,-,大事记,5,许用应力分析法,（公元,1825,年）,法国科学家纳维建立了土木工程结构设计的,许用应力分析法,，,19,世纪末，里特尔等人又提出了,极限平衡分析,的概念，他们都为,土木工程结构理论打下了基础,。,6,转炉炼钢法（公元,1859,年）,贝塞麦转炉炼钢法出现，使得,钢材,大量应用于土木工程之中，促进了土木工程的发展。,7,钢筋混凝土（公元,1867,年）,法国人莫尼埃发明了钢筋混凝土，,钢筋混凝土,开始应用于土木工程中。,8,钢筋混凝土楼板和预应力混凝土楼板的出现,公元,1886,年，美国人杰克逊应用钢筋砼制作楼板并应用预应力混凝土制作配件。,21近代土木工程-大事记5许用应力分析法（公元1825,22,近代土木工程经典案例,1,美国,10,层保险公司大楼,公元,1883,年,- 1883,年，美国芝加哥建成了,世界上第一个用钢铁框架,作为承重结构的保险公司大楼，是真正意义上的,钢结构,，被誉为现代高层建筑的开端。,是世界上第一幢按现代钢框架结构原理建造的高层建筑，共,10,层，高,55,米，开摩天大楼建造之先河。,22近代土木工程经典案例1美国10层保险公司大楼,23,近代土木工程经典案例,2,法国埃菲尔铁塔,公元,1889,年，法国工程师古斯塔夫,埃菲尔完成了他的惊世之作,埃菲尔铁塔。它是巴黎展览会的标志性建筑。,镂空结构铁塔，高,300,米，天线高,24,米，总高,324,米。分为,3,楼，其中,1,、,2,楼设有餐厅，第,3,楼建有观景台。从塔座到塔顶共有,1711,级阶梯，共用去钢铁,7000,吨，,12000,个金属部件，,259,万只铆钉。,23近代土木工程经典案例2 法国埃菲尔铁塔,24,近代土木工程经典案例,3,铁路工程的兴起,公元,1825,年英国人,斯蒂芬森,在英格兰北部斯托克顿和达灵顿之间修筑了世界上第一条长,21km,的铁路。,4,苏伊士运河和巴拿马运河的开凿（,1869,，,1914,）,公元,1859,年,-1869,年，苏伊士运河开凿，将地中海和印度洋连接起来；,公元,1881,年,-1914,年，中美洲的巴拿马共和国凿通了巴拿马地峡，使从太平洋到大西洋间的航程缩短了,1,万余公里。,24近代土木工程经典案例3 铁路工程的兴起,25,近代土木工程经典案例,苏伊士运河,位于埃及境内，扼,欧、亚、非,三洲交通要道，使大西洋、地中海与印度洋联结起来，大大缩短了东西方航程。,苏伊士运河,全长,175,公里，苏伊士运河从,1859,年开凿,1869,年峻工，,属,海平式,水道,。,与绕道好望角相比，从欧洲大西洋沿岸到印度洋缩短,5,500,8,009,公里；从地中海各国到印度洋缩短,8,千,1,万公里；,是一条在国际航运中具有重要战略意义的水道。,25近代土木工程经典案例苏伊士运河位于埃及境内，扼欧、亚、,26,巴拿马运河,横穿巴拿马地峡，连接,太平洋,和,大西洋,，是重要的航运要道，被誉为,世界七大工程奇迹,之一和“世界桥梁”。属于,水闸式,运河。长度约为,65,千米，宽度,152304,米。整个运河的水位高出两大洋,26,米，设有,6,座船闸。船舶通过运河一般需要,9,个小时，可以通航,76000,吨级的轮船。,1914,年,8,月,15,日巴拿马运河正式通航，极大地缩短了美国东西海岸间的航程，比绕合恩角缩短了,1,万,4,千,8,百公里。,26巴拿马运河横穿巴拿马地峡，连接太平洋和大西洋，是重要的,27,世界七大工程奇迹,巴拿马运河,荷兰,北海保护工程,帝国大厦,金门大桥,伊泰普水电站,加拿大国家电视塔,英法海底隧道,27世界七大工程奇迹巴拿马运河,28,近代土木工程经典案例,5,纽约帝国州大厦（,1931,）,1930,年动工，,1931,年落成，只用了,410,天。,102,层，,总高,381,米,，,雄踞世界最高建筑的宝座达,40,年之久，直到,1971,年才被世贸中心超过。,钢筋混凝土结构,。,1945,年一架,B52,轰炸机在浓雾中撞上帝国大厦，机毁人亡，帝国大厦第,79,层的边梁受到影响，电梯震落一部，但整体未受到影响。,28近代土木工程经典案例5 纽约帝国州大厦（1931）,29,近代土木工程经典案例,6,美国旧金山金门大桥,于,1933,年动工，,1937,年,5,月竣工，历时,4,年和,10,万多吨钢材，耗资达,3550,万美元建成了当时,世界上最大跨度,的悬索桥。从海面到桥中心部的高度约,60,米，又宽又高，所以即使涨潮时，大型船只也能畅通无阻。,29近代土木工程经典案例6 美国旧金山金门大桥,30,近代土木工程经典案例,7,中国的京张铁路（,1905-1909,）,中国人自己设计的第一条铁路,，詹天佑在美国耶鲁大学完成铁路工程的学业，于,1888,年到中国铁路公司任工程师。,1905,年，主持修建,北京到张家口,的铁路。,1909,年提前,2,年完成，在中国和世界铁路史上留下了光辉的一页。,30近代土木工程经典案例7 中国的京张铁路（1905-19,31,近代土木工程经典案例,8,钱塘江大桥,(1937),钱塘江大桥,第一座,由,中国人自己修建,的,钢铁大桥,工程。建成于抗日烽火之中，它不仅在中华民族抗击外来侵略者的斗争中书写了可歌可泣的一页，是我国桥梁建筑史上的一座里程碑。,茅以升,主持的钱江大桥工程,前后,14,年，经历了建桥、炸桥、修桥三个时期，古今中外建桥中上史无先例。,31近代土木工程经典案例8 钱塘江大桥 (1937),32,三、现代土木工程,1.,现代土木工程的时间跨度,第二次世界大战后至今的五十余年时间。二战后，许多国家经济大发展，科学技术出现了飞跃，导致了土木工程的发展。,2.,现代土木工程特点,（,1,）功能要求多样化,公共建筑和住宅建筑向智能化小区方向发展。,工业建筑向花园型工厂方向发展。,（,2,）城市建设立体化,高层建筑和超高层建筑的大量兴起。,地下工程的高速发展。,城市高架公路立交桥。,32三、现代土木工程1.现代土木工程的时间跨度,33,三、现代土木工程,（,3,）交通工程快速化,1,、高速公路大规模建设。,2,、高速铁路系统的建设。,3,、大型航空港的建立。,（,4,）工程设施大型化,为满足能源、环境、大众公共活动的需要，二战后，科技进步使得土木工程向大型多功能方向发展。,33三、现代土木工程（3）交通工程快速化,34,四、,世界大型现代土木工程实例,1.,桥梁,2.,隧道,3.,高层建筑,34,35,悬索桥世界第一,悬索桥世界第一：,主桥,全长,3911,米，,主跨,1991,米,，跨越日本神户市和淡路岛之间的明石海峡。這座大橋可以,抗,8.5,級地震,，而且在每秒,風速為,80,米,的暴風下仍然可以確保安全。,35悬索桥世界第一悬索桥世界第一：主桥全长3911米，主跨,36,上海环球金融中心,上海环球金融中心工程是一幢大型超高层建筑，位于,浦东陆家嘴,，与,金茂大厦,相距仅,40,米。塔楼地上,101,层,，地面以上主体净高,492,米,。比金茂大厦高,72,米，,2008,年春季建成,。,36上海环球金融中心 上海环球金融中心工程是一幢大型,37,长大隧道工程,国外：,1,、,瑞士圣哥达新铁路隧道,-,57km,，世界最长，,2016,年建成,2,、,英吉利海峡隧道,-,50.3km,，三条长,50km,的平行隧洞组成，总长度,153km,3,、,青函海底隧道,(,日本本州的青森与北海道的函馆,)-,53.8km,，世界上最长的一条铁路隧道,中国：,1,、,大瑶山隧道,-,最长双线电气化铁路隧道全长,14295,米,2,、,秦岭隧道,-,中国最长世界第二公路隧道，,18.4,公里,3,、,二郎山隧道,-,隧道主洞长,4176m,，开工时是国内长度最长，埋藏最深，地应力最大，地质极为复杂的山岭公路隧道。,37长大隧道工程国外：,38,38,39,现代土木工程无论从,材料,、,建设规模,、,施工方法,到,理论分析,和,使用功能,，,无一不体现并渗透,现代高科技,的发展，为人类进步做出了重大贡献。,39 现代土木工程无论从材料、建设规模、施工,40,3,土木工程的重要性以及建设与使用,一 土木工程的重要性,1,与人们的衣、食、住、行息息相关；,2,与国家的工业建设密不可分；,二 土木工程建设,1,工程建设程序：可行性论证,-,初步设计,-,（技术设计）,-,施工图设计,-,施工建设,（,1,）可行性论证：,技术上是否可行，经济上是否合理,；,是建设前期工作的重要步骤，是编制建设项目设计任务书的依据。,（,2,）初步设计,提出设计标准、基础型式、结构方案以及水、电、暖通等各专业的设计方案。,403 土木工程的重要性以及建设与使用一 土木工程的重要,41,3,土木工程的重要性以及建设与使用,（,3,）技术设计：,针对初设中的技术问题，,协调编制拟建工程各工种的图纸、说明和概算，经审批后方可进行施设。,（,4,）施工图设计：,确定全部工程的尺寸、材料、结构、构造、设备，据此可以施工的图纸、说明书和预算。,（,5,）施工建设,2,土木工程使用,很多发达国家中，建筑工业总投资的,40%,以上用于修复和维护。所以工程建设以后的关键是注意维护，主要有以下几个原因：,（,1,）,材料性能的降低,：,木材，钢筋，水泥,;,（,2,）,结构的耐久性变化,：,使用寿命缩短，存在缺陷，外力作用。工程结构的加固维护有许多新的课题值得研究,.,413 土木工程的重要性以及建设与使用 （3）技术设计,42,4,几个与土木工程相关的,重大问题,424 几个与土木工程相关的,43,4,几个与土木工程相关的重大问题,一 土木工程中的抗灾,1.,土木工程中的灾害分类：,中国是一个灾害深重的国家，而以下灾害也是世界性的灾害。,（,1,）地震；,（,2,）水灾；,（,3,）火灾；,（,4,）地质灾害；,（,5,）风灾；,（,6,）海洋灾难,;,（,7,）核泄漏； （,8,）战争等等。,434 几个与土木工程相关的重大问题一 土木工程中的抗灾,44,4,几个与土木工程相关的重大问题,2,灾害原因,自然原因：自然灾害,社会原因：污染，噪声，交通事故，工矿生产活动等,3,地震及地震预报,（,1,）地震的危害,:,我国是世界上地震灾害最严重的国家；百年来全世界发生的,7,级以上地震中，我国占,35,。,1986,年来大陆进入了第五个地震高潮期。,建筑物倒塌,道路塌陷，水电通讯的中断等,;,次生灾害,-,煤气泄漏、水，火，海啸等,;,（,2,）地震预防措施,地震预报；,抗震设计,444 几个与土木工程相关的重大问题2 灾害原因,45,国内外土木工程相关,重特大灾害实例,45国内外土木工程相关,46,地震,-,中国唐山大地震（,1976,）,1976,年,7,月,28,日,3,时,42,分，在河北省唐山、丰南一带，发生了,7.8,级强烈地震,，这次地震造成,24,万多人丧生,。,被震毁的唐山市胜利桥,46地震-中国唐山大地震（1976）1976年7月28日3,47,中国汶川,5.12,大地震（,2008,）,2008,年,5,月,12,日,14,时,28,分,04,秒，四川汶川、北川，,8,级强震。这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。,截至,2008,年,9,月,25,日,12,时，四川汶川地震已确认有,69227,人遇难，,374643,人受伤，失踪人数为,17923,人。直接经济损失,8452,亿元人民币。,47中国汶川5.12大地震（2008）2008年5月12日,48,地震,-,日本阪神和关东大地震,1995,年,1,月,17,日，,7.2,级阪神地震，共造成,6000,多人死亡,，,3,万多人受伤，数十万人无家可归，,经济损失,近,1000,亿美元,。,日本对灾害预防体制进行了深刻的反思和改革，使日本防灾救灾机制十分先进。,1923,年,9,月,1,日,，,日本关东地区发生里氏,7.9,级大地震，造成,14,万人死亡，近,30,万座建筑化为瓦砾和灰烬。,日本是一个地震多发国家，每天约有,300,次地震发生。,48地震-日本阪神和关东大地震 1995年1月17日,49,水灾,-,孟加拉国特大水灾,1987,年,7,月,，孟加拉国经历了有史以来最大的一次水灾。造成,2000,多,人死亡，,2,万公里道路及,772,座桥梁,和涵洞被冲毁，千万间房屋倒塌，受灾人数达,2000,万,人。,49水灾-孟加拉国特大水灾1987年7月，孟加拉国经历了有,50,火灾,-911,美国世贸大厦恐怖袭击,国际上一种观点认为，虽然飞机冲撞对大楼确实造成了一定的破坏，但随后燃起的,大火才是造成楼房倒塌的直接原因,。,2001,年,9,月,11,日，,100,多层、,400,多米高的世贸中心大厦变成了一堆六层楼高的废墟。,很多人认为它是被撞击力摧毁的,，但建筑学家推测，它自始至终未发生倾斜，是自上而下垂直坍塌的，因而可能是,飞机上大约,30,吨的油料爆炸燃烧，产生了上千摄氏度的高温,，导致大厦的“筋骨”被烧软了。,50火灾-911美国世贸大厦恐怖袭击 国际上一种观点认,51,地质灾害,地质灾害,我国,700,个县、约,50,的国土,发生过严重的地质灾害，情况日趋严重。,铁路,2/3,以上处于复杂的地质区，仅滑坡、塌方等每年超过,500,公里；,75,与工程活动有关。,国家“地质灾害防治工作规划纲要（,2001,2015,）”计划到,2015,年基本改变我国地质灾害日趋严重的局面。,2004,年，全国共发生中等规模以上地质灾害,875,起，包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等，直接经济损失,20.5,亿元,。,51地质灾害地质灾害我国700个县、约50的国土发生,52,长江三峡库区最大的危岩体,链子崖危岩体,链子崖危岩体位于长江南岸，距三峡大坝仅,25,公里，被,58,条宽大裂缝,所切割，形成了总体积达,300,多万立方米,的危岩体。如滑坡体的八分之一滑入江中，将占据长江过水断面的,45%,到,85%,，严重阻碍或阻断航道。,52长江三峡库区最大的危岩体链子崖危岩体 链子崖危岩,53,风灾,-,塔科马桥,1940,年,11,月,7,日,，美国华盛顿州,塔科马桥,因风振致毁。这一严重的桥梁事故，开始促使人们对悬索桥结构的空气动力稳定问题进行研究。该桥主跨长,853.4m,，全长,1810.56m,，桥宽,11.9m,，而梁高仅,1.3m,。通过两年时间的施工，于,1940,年,7,月,1,日建成通车。但由于当时人们对柔性结构在风作用下的动力响应的认识还不深入，该桥的加劲梁型式极不合理（板式钢梁），导致在,中等风速,(19m/s),下结构就发生破坏。,53风灾-塔科马桥 1940年11月7日，美国华盛顿,54,风灾,-,塔科马桥,54风灾-塔科马桥,55,海洋灾难,-,1960,年智利地震海啸,历史上最大的海啸,1960,年，智利南部地震,(,9.5,级,),引起的,海啸波以,700,公里,的时速，横扫了西太平洋岛屿。,22,小时后，袭击了,1.7,万,公里外的,日本本州和北海道,，浪高,4,米，冲毁了码头和沿岸建筑。,55海洋灾难-1960年智利地震海啸,56,切尔诺贝利核电站事故,于,1986,年,4,月,26,日发生在,乌克兰,境内的普里皮亚季市，该电站第,4,发电机组爆炸，核反应堆全部炸毁，大量放射性物质泄漏，成为核电时代以来最大的事故。,辐射危害严重,，导致事故后前,3,个月内有,31,人死亡，之后,15,年内有,6-8,万人死亡，,13.4,万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆,30,公里地区的,11.5,万多民众被迫疏散。,56切尔诺贝利核电站事故于1986年4月26日发生在乌克兰,57,4,土木工程对抗灾、减灾具有不可比拟的优势,几乎所有灾害都与土木工程有关，而土木工程几乎对所有灾害都具有极强的积极主动性和不可替代性。,（,1,）,地震,-,建设上提高地震烈度，采取隔震减震措施；,（,2,）,洪水,-,溢洪、拦洪、泄洪和蓄洪工程；,（,3,）,滑坡泥石流,-,锚索加固和挡土结构；,（,4,）,火灾爆炸,-,防火隔墙；,（,5,）,沙漠化,-,引水改造沙漠；,（,6,）,海啸飓风,-,修建防波堤和拦水坝；,（,7,）战争、核泄漏,-,防护结构、安全壳等等。,此外，还有灾后重建,574 土木工程对抗灾、减灾具有不可比拟的优势,58,二 土木工程与可持续发展,1,什么是可持续发展,可持续发展可在,不牺牲后代,满足其需要能力的条件下，满足当前的需要。,英联邦政府的,国家生态可持续发展战略,将“可持续发展定义为“,既可改善当前和未来的总体生活质量，又能维持人类生活赖以生存的生态进程的发展,”。,2,可持续发展的世界性,（,1,）可持续发展工程联盟组织（,1992,）,（,2,）地球宪章行动（,1992,）,（,3,）,21,世纪议程（,1992,）,58二 土木工程与可持续发展1 什么是可持续发展,59,二土木工程与可持续发展,3,工程师在可持续发展中的作用,土木工程建造了维系我们生活方式的基础设施。,土木工程师有重大影响的几个主要专业活动：公路、铁路、机场、海洋、水、能源、废弃物、建筑业。,要了解可持续发展准则，要接受继续教育，以适应自己的工作；将长期的环境影响与代价包括在考虑到的可能的解决方案中。,重新规定工程的责任，将可持续发展的原则统一到全世界工程组织的道德规范中；向公众解释可持续发展的原则，因为他们与工程师的工作息息相关,。,可持续发展的两个关键问题,-,资源利用,与,环境保护,。工程师应在创新和规划与设计中起主导作用。,59二土木工程与可持续发展3 工程师在可持续发展中的作用,60,三、土木工程与保护生存环境,地球上的,10,大环境祸患,(1),土壤,破坏；,(2),空气,污染；,(3),淡水,受到威胁；,(4),气候,变化和能源浪费；,(5),森林,面积减少；,(6),生物,品种减少；,(7),化学,污染；,(8),混乱,的城市化；（,9),海洋,的过度开发和沿海地带的污染；,(10),极地,臭氧层,空洞。,归根结底主要为环境污染问题,.,土木工程在防治上述灾害中可以发挥积极作用,。,例如废水污水的危害及处理,-,水质监测中心大楼，污水处理厂；城市垃圾的处理,-,城市垃圾填埋场等，抗灾害，绿化与碧水连天工程，抢救湖泊，抢救名胜，节约水资源，保护植被，防止水土流失和保护湿地等等都与土木工程有着紧密的关系。,60三、土木工程与保护生存环境地球上的10大环境祸患 (1,61,三、土木工程与保护生存环境,中国在经济高速发展过程中所带来的环境问题相当严重。森林被毁、河流污染，,20%,的物种面临灭绝，土地的沙漠化。环境恶化是中国飞速发展的经济苦涩的一面。,中国的环境问题正在表现出新的特点：污染程度加剧，已在较大范围内,威胁,到,民众的基本生存,。在,河南省浚北县,、,江苏省盐城市,、,四川遂宁市,、淮河流域的,河南省沈丘县,、,重庆市合川县,、,广东韶关,、,天津市,等，因为,水污染严重,而陆续出现多个,癌症村,；全国,70%,的河流,水体受到严重污染；近,700,座,城市中，,三分之二,被生活垃圾山所包围。,61三、土木工程与保护生存环境 中国在经济高速发展过程,62,6,土木工程的未来,626 土木工程的未来,63,6,土木工程的未来,土木工程是一门古老的学科，在历史上曾经取得过巨大的成就，人类社会的前进、科学技术的进步使土木工程面临新的挑战和发展机遇：,1,、生产生活方式的变化,-,信息技术的影响,;,2,、航空、航天技术的发展,-,月球火星人类生存新空间拓展,;,3,、资源问题,-,资源的合理配置与利用,;,4,、环境保护问题,-,土木工程建设的环境意识,.,636 土木工程的未来 土木工程是一门古老的学科，在历史,64,6,土木工程的未来,一、重大项目将继续兴建,向高、深方向发展,-,解决土地供求矛盾：,高速公路、铁路,：,1,、高速公路、铁路,-,从空间上缩短人类距离,，地球村，环球铁路，环球高速公路；,2,、我国的“五纵”、“七横”公路网,-,服务于中国的经济建设,;,3,、磁悬浮列车,-,新技术的引进；,646 土木工程的未来一、重大项目将继续兴建,65,6,土木工程的未来,二、土木工程将向太空、海洋、荒漠地开拓,向海洋发展,-,解决陆地土地少矛盾,利于油气矿产开发,1,、海上人工岛的建立（澳门、关西机场）；,2,、海上采油平台；,3,、海上浮动城市的构想,向沙漠拓展,-,目前开发空间大，但困难也不少。,1,、沙漠面积大；,2,、水资源缺乏。,向外太空发展,-,月球,656 土木工程的未来二、土木工程将向太空、海洋、荒漠地,66,6,土木工程的未来,三、工程材料向轻质、高强、多功能方向发展,1,传统材料改变性能并增加品种；,（,1,）墙体材料；,（,2,）混凝土材料,-,强度低，韧性差，易开裂；,（,3,）金属材料,-,锈蚀，耐火；,2,化学合成材料广泛应用,-,从装饰到围护与结构,四、设计方法精确化，设计工作自动化,1,计算机分析系统；,2,计算机绘图。,666 土木工程的未来三、工程材料向轻质、高强、多功能方,67,6,土木工程的未来,五、信息和智能化技术全面引入土木工程,1,、信息化施工,-,信息采集，处理，交流和反馈。,2,、智能建筑,-,计算机的监测与自动控制,3,、智能化交通,-,信息收集，快速处理和优化决策,4,、土木工程仿真分析系统,-,节省开资，指导设计,六、土木工程的可持续发展,土木工程建设与能源消耗，资源利用，环境保护，生态平衡有密切关系。因此，土木工程的建设，既要满足当代人的需要，又不能对后代人满足其需要的发展构成危害。,676 土木工程的未来五、信息和智能化技术全面引入土木工,68,土木工程舞台宽阔，大有可为,1,中国正进行世界上最大规模的基本建设,2,中国的人口占世界人口的,22,3,中国是一个自然灾害多发的国家,4,土木工程,是一个历史悠久、生命力强、投入巨大、对国民经济具有拉动作用、专业覆盖面和行业涉及面积广的一级学科和大型综合性产业！,土木工程的发展从一个侧面反映出我国经济的发展，显示,中华民族正在复兴,，有志于土木工程建设的同学们，可望在未来土木工程建设中,贡献才华，缔造亮丽人生,。,68土木工程舞台宽阔，大有可为1 中国正进行世界上最大规模,69,第二章 土木工程材料,你所知道的土木工程材料有哪些？,69第二章 土木工程材料你所知道的土木工程材料有哪些？,70,土木工程材料的发展历程,天然材料 土、草、苇、木材、石材、泥等,烧土制品,砖、瓦、石灰、玻璃,钢铁、水泥、钢筋砼、人造板、砼、平板玻璃、黏结剂,塑料、铝合金、不锈钢、外加剂节能新型墙体材料、高性能砼,等,原始,材料诞生,现代,建材发展,最早,人工材料,新型,材料发展,最早的穴居、巢居,用粘土烧制砖瓦,用石灰石烧制石膏,大规模的生产,发明创新,70土木工程材料的发展历程天然材料 土、草、苇、木材、石材,71,2.1,砖、瓦、砂、石、木材,1,、砖：,1,）烧结粘土砖、煤矸石、粉煤灰砖,24011553,（,mm,）,强度等级为：,MU30,、,MU25,、,MU20,、,MU15,、,MU10,2,）蒸压灰砂砖、粉煤灰砖,24011553,（,mm,）,强度等级为：,MU25,、,MU20,、,MU15,、,MU10,3,）烧结多孔砖,M,型,：,19019090,（,mm,）,P,型,：,24011590,（,mm,）,4,）烧结空心砖,2,、砌块：,小型混凝土空心砌块、加气粉煤灰硅酸盐砌块。,强度等级：,MU20,、,MU15,、,MU10,、,MU7.5,、,MU5,小型,(180,350mm,),、中型（,350,900mm,）和大型（,900mm,）。,712.1 砖、瓦、砂、石、木材1、砖：,72,72,73,73,74,74,75,2,瓦,1,、,粘土瓦：,以粘土为材料模压成型、干燥焙烧而成，有红、青二种。,平瓦：,400240,360220,脊瓦：,300180,2,、,水泥瓦：,以水泥、砂子为原材料加水搅拌模压成型，加水养护而成。,平瓦：,38523514,脊瓦：,46917.5,3,、,石棉水泥瓦：,水泥、石棉配料搅拌压制成型，养护而成。,大、中、小波瓦：,4,种规格,脊瓦：,2,种规格,4,、,钢丝网水泥瓦：,用水泥砂子加水拌和，浇模时中间铺一层冷拔低炭钢丝网模压成型养护而成。,752 瓦,76,76,77,3,砂,天然砂,河砂、海砂、山砂,人工砂,根据细度模数大小范围，把砂划分为,粗砂,、,中砂,、,细砂,、,特细砂。,4,石,1,、毛石,乱毛石；平毛石,2,、料石,毛料石、粗料石、半细料石、细料石,3,、饰面石材：,大理石板、花岗岩板,4,、色石碴：,材料：各色大理石、白云石、方解石,用途：人造大理石，水磨石、水刷石、假斩石。,5,、石子：,碎石、卵石：,5mm,用途：配制混凝土。,773 砂,78,石材外墙,78石材外墙,79,79,80,采石场,80采石场,81,5,木材,种类 针叶树（松、柏、杉） 软木,阔叶树（榆、水曲、柞木） 硬木,规格 圆木：,120mm,；,方木：截面为方形,a=100,250,；,条木：宽度小于或等于厚度的,2,倍；,板材：宽度大于或等于厚度的,3,倍；,薄板：厚度小于,35mm,。,平衡含水率,防火、防蛀、防腐,815 木材,82,原木,82原木,83,木方,83木方,84,84,85,2.2,钢材,1,、品种：,钢板（板材）：,厚板、中厚板、薄板,型钢（型材） ：,角钢、槽钢、工字钢、 扁钢、管钢,钢筋（线材）：,热轧钢筋 冷拉钢筋、热处理钢筋、钢丝,852.2 钢材1、品种：,86,86,87,2,、级别：,级别 屈服强度,光圆钢筋,:,HPB300,300,MPa,变形钢筋：,HRB335 335 MPa,HRB400 400 MPa,RRB400 400 MPa,钢绞线,400,1400MPa,872、级别： 级别 屈服强度,88,变形钢筋,88变形钢筋,89,钢绞线,89钢绞线,90,2.3,水泥,1,水泥的定义和分类,通用水泥；,按用途分：专用水泥；,特性水泥；,硅酸盐水泥,；,铝酸盐水泥；,按水硬性物质名称划分： 硫铝酸盐水泥；,氟铝酸盐水泥；,磷酸盐水泥；,2,硅酸盐类水泥,定义,：凡由硅酸水泥熟料，,0-5%,石灰石或粒化高矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝性材料，称为硅酸盐水泥。,902.3 水泥,91,工艺流程图,：,化学成分,：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。,普通硅酸盐水泥（掺活性材料,小于,15%,）,硅酸盐水泥分类,： 矿渣硅酸盐水泥（掺活性材料,20%-70%,）,火山灰质硅酸盐水泥（掺活性材料,20%-50%,）,粉煤灰硅酸盐水泥（掺活性材料,20%-40%,）,3,其它品种水泥,1,、快硬硅酸盐水泥,4,、高铝水泥,2,、快凝快硬硅酸盐水泥,5,、膨胀水泥,3,、白色硅酸盐水泥,石灰石,粘土,铁矿粉,生料,石膏,熟料,水泥,煅烧,1450,按比例混合磨细,磨细,91工艺流程图：石灰石粘土铁矿粉生料石膏熟料水泥煅烧145,92,2.4,混凝土,一、,混凝土种类,水泥混凝土,1,、按成分分类 沥青混凝土,石膏混凝土,聚合物混凝土,重混凝土 容重,2600kg/m,3,2,、按表观密度分类 普通混凝土 容重,=1950-2600kg/m,3,轻混凝土 容重,1950/m,3,结构用混凝土,道路用混凝土,水工混凝土 喷射混凝土,3,、按使用功能分类 耐热混凝土,4,、按施工方法分 泵送混凝土,耐酸混凝土 振动灌浆混凝土,防辐射混凝土,922.4 混凝土,93,新拌的混凝土,93新拌的混凝土,94,混凝土构件,94混凝土构件,95,二、普通混凝土,水泥：,成分 骨料：细骨料（砂,5mm,),粗骨料（,35mm,),水：不含酸、碱、盐、油及污物的水。,三、特种混凝土,1,、轻骨料混凝土 ：,1950kg/m,3,2,、纤维增强混凝土：钢纤维、聚丙烯纤维,聚合物浸渍混凝土,3,、聚合物混凝土 聚合物水泥混凝土,聚合物胶结混凝土,4,、碾压混凝土,5,、自密实混凝土,95二、普通混凝土,96,四、钢筋混凝土,组成：钢材、混凝土,特点：既高强、耐久，又具有很好的韧性。,五、预应力混凝土,组成：预应力钢筋、混凝土,特点：刚度大，变形小。,张拉方法：机械法、电热法,张拉顺序：先张法、后张法,96四、钢筋混凝土,97,2.5,气硬性胶凝材料和砂浆,1,、气硬性胶凝材料：,和水混合成浆后在空气中能硬化为坚实整体的矿物粉状材料，石灰、石膏、水玻璃等。,石灰：,是在土木工程中使用较早的矿物胶凝材料之一。石灰石的主要成分是碳酸钙，将石灰石煅烧，碳酸钙将分解成为生石灰。,石膏：,我国石膏资源丰富，已探明天然石膏储量为,471.5,亿吨，居世界之首。常见的有：,纸面石膏板,、,石膏装饰板,、,纤维石膏板,、,石膏空心条板,、,石膏空心砌块和石膏夹心砌块,等。石膏还可用来生产各种浮雕和装饰品。如浮雕饰线、艺术灯圈、角花等。,972.5 气硬性胶凝材料和砂浆1、气硬性胶凝材料：,98,石膏制品,石膏吊顶,98石膏制品石膏吊顶,99,2.5,气硬性胶凝材料和砂浆,2.,砂浆：,砂浆是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成的。砂浆与混凝土的区别在于不含粗骨料，可认为砂浆是混凝土的一种特例，也可称为细骨料混凝土 。,按胶凝材料不同砂浆又可分为,水泥砂浆,、,石灰砂浆,和,混合砂浆,。混合砂浆有水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆和石灰粘土砂浆等。,根据砂浆的抗压强度划分的若干等级，称为砂浆的强度，并以“,M”,和应保证的抗压强度值（,MPa,）表示，其强度等级分别为,M2.5,、,M5.0,、,M7.5,、,M10,、,M15,、,M20,。,992.5 气硬性胶凝材料和砂浆2. 砂浆：,100,2.6,其他材料,1,沥青和沥青制品与其他防水材料,一、沥青和沥青制品,沥青、沥青砂浆、油毛毡、冷底子油,二、其他防水材料,改性沥青、橡胶、高分子材料、聚氨酯防水涂料,2,玻璃、陶瓷制品,玻璃及玻璃幕墙,卫生洁具,瓷砖,3,塑料与塑料制品,管材、板材、门窗、壁纸、防水材料、保温材料,1002.6 其他材料1 沥青和沥青制品与其他防水材,101,SBS,改性沥青防水卷材,101SBS改性沥青防水卷材,102,APP,改性沥青防水卷材,102APP改性沥青防水卷材,103,自粘橡胶沥青防水卷材,103自粘橡胶沥青防水卷材,104,2.7,绝热及吸声材料,一、无机绝热材料,1,、石棉及其制品,2,、矿渣棉及其制品,3,、岩棉及其制品,4,、膨胀珍珠岩及其制品,5,、膨胀蛭石及其制品 ：,水泥膨胀蛭石,和,水玻璃膨胀蛭石,6,、多孔混凝土：,泡沫混凝土,和,加气混凝土,二、有机绝热材料,1,、软木板,2,、泡沫塑料,3,、蜂窝板,三、吸声材料,1,、无机材料：水泥蛭石板、水泥膨胀珍珠岩板,2,、有机材料：软木板、木丝板、穿孔五夹板、三夹板、木质纤维板,3,、多孔材料：泡沫玻璃、泡沫塑料、泡沫水泥,1042.7 绝热及吸声材料,105,四、 绿色建材,含义：采用清洁的生产技术，少用天然材料，大量使用城市固体废料或工业废料，生产无毒、无污染、无放射性、有利于环保与人体健康的建材。,绿色建材在国内的发展,1,、工业废渣的利用,2,、化学石膏制板产品,3,、充分利用白色污染废弃物,4,、无毒粘结剂,105四、 绿色建材,106,本章思考题：,土木工程中常用的材料有哪些？,试阐述混凝土、钢筋混凝土、砌体、钢材等常用材料的在土木工程中的应用情况。,什么是混凝土的强度等级？混凝土特点是什么？混凝土的材料组成和种类？,用于土木工程中的钢材有哪些类型？是如何划分的？,土木工程中常用的砌块有哪些？,你认为现代土木工程中应用最广泛的建筑材料是什么？,试展望一下土木工程材料的发展趋势 。,106本章思考题：,107,讨论：,根据课程中对各种材料的介绍，找到生活中这些材料在哪些场合？,根据材料的特点，思考其适用于土木工程中不同场所的原因？,107讨论：,