河南理工大学土木工程概论习题及答案.docx

1.简述土木工程的定义、范围及其目前面临的挑战和发展机遇？土木工程是建造各类工程设施的科学技术总称，它既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。土木工程的范围包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程、铁道工程、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。国际上，运河、水库、大坝、水渠等水利工程也包括与土木工程之中。面临的挑战：（1）世界正经历工业革命以来的又一次重大变革，即信息工业的迅猛发展，人类的生产、生活方式将发生重大改变。（2）航空航天事业等高科技事业的发展。（3）地球上居住的人口激增，而地球上土地资源有限，并且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、人类环境日益恶化。机遇：（1）重大工程项目将陆续兴建（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（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（6）土木工程可持续发展2.试述优良土木工程材料所具有的特征？优良的土木材料必须具备足够的强度，能够安全的承受设计荷载；自身的重量以轻为宜，以减少维修费用；用于装饰的材料，应能美化房屋并产生一定的艺术效果；用于特殊部位的材料，应具备相应的特殊功能，除此之外，土木工程材料在生成过程中还应尽可能的保证低能耗、低物耗及环境友好。3.简述绿色建材的基本特征及发展意义？基本特征（1）建材生产尽量用天然资料，大量使用尾矿、垃圾、废渣、等废弃物（2）采用低耗无污染的环境生产技术（3）在生产中不得使用甲醇、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。意义：对土木工程材料而言，在生产、使用过程中，一方面消耗大量的能源，产生大量的粉尘和有害气体，污染大气和环境；另一方面，使用中会挥发出有害气体，对长期居住的人来说，会对健康造成影响。鼓励和倡导生产、使用该绿色建材，对保护环境，改善人民的居住质量是至关重要的。4.简述地基处理的对象、目的和处理方法。地基处理的对象：主要是指软弱地基和特殊土地基。地基处理的目的：提高软弱地基的强度，保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。处理方法：换填法、预压法、强夯法、振冲法、土或灰土挤密桩法、砂石桩法、深层搅拌法、高压喷射注浆法。5.简述桩基础的适用条件。（1）采用天然地基且地基承载力不足或沉降量过大时，宜考虑选择桩基础。像高层建筑、纪念性或永久性建筑、设有大吨位的重级工作制吊车的重型单层工业厂房、高耸建筑物或构筑物、大型精密仪器设备基础都应优先考虑桩基础方案。（2）当建筑物或构筑物荷载较大，地基上部软弱而下部不太深处埋藏有坚实地层时，采用桩基。6.建筑结构的基本构件包括什么？并简述各构件的特点。基本构件可分为板、梁、柱、拱。板是指平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设置或竖向设置。梁是工程结构中的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设置以满足使用要求。柱是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构件。拱为曲线结构，主要特点是在竖向荷载作用下产生轴向压力。7.试述建筑结构必须满足的功能要求。（1）能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；（2）在正常使用时具有良好的工作性能；(3) 在正常维护下具有足够的耐久性能；（4）在突然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。8.简述高层建筑主要结构形式并分析各自特点和适用范围。高层建筑主要建筑形式有：框架结构、框架-剪力墙结构，剪力墙结构，框支剪力墙结构，筒体结构（1）框架结构：特点 其受力体系由梁、柱组成，能很好的承受竖向荷载，但其抗侧移能力较差。 适用范围 框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m以下。(2) 框架-剪力墙结构: 特点 框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，大大减少了柱子的截面。但在一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性。 适用范围 无论在非地震区还是地震区，这种结构型式都可用来建造较高的高层建筑，目前在我国得到广泛的应用。（3）剪力墙结构： 特点 利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足,但剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。 适用范围 剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑(4) 框支剪力墙结构: 特点 是框架结构和剪力墙的结构的结合，上部为剪力墙结构下部为框架结构，上下两部分交界位置设有巨型的转换大梁。 适用范围 适合商住模式的建筑，在抗震设防的地区慎用（5）简体结构： 特点 由一个或多个筒体做承重结构的高层建筑体系，在侧向风荷载的作用下，其迎风面将受拉，背风面将受压。适用范围 适用于层数较多的高层建筑9.简述高速公路的定义、特点和线性设计标准。定义：一种具有四条以上车道，路中央设有中央隔离带，分隔双向车辆行驶，互不干扰，全封闭，全立交，控制出入口，严禁产生横向干扰，为汽车专用，设有自动化监控系统，以及沿线设有必要服务设施的道路。特点：全封闭，且有收费站搜索、中间有隔离带、急弯有减速带、禁止车辆逆行、普通路段（即非限速路段）最低速度不小于60km/h、不准非机动车和摩托车、拖拉机等行驶、车道护栏上有导航反光镜、大站有服务区和加油站、双向多车道线性设计标准：（1）最小平曲线半径及超高横坡限制（2）最大纵坡和竖曲线（3）线形要求（4）横断面10.简述铁路选线设计的主要工作内容和基本要求。（1）根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过地区的自然条件，资源分布，工农业发展等情况，规划线路的基本走向，选定铁路的主要技术标准（2）根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置。（3）研究布置线路上的各种建筑物，如车站，桥梁，隧道，涵洞，路基，挡墙等，并确定其类型和大小，使其总体上互相配合，全局上经济合理。11.简述桥跨结构的主要形式并分析各自特点。（1）梁式桥 最常见而又最基本的桥梁。梁式桥力量传递的主要特色是桥梁上部结构的荷载垂直的传至支承，再由支承传至下部结构，两个支承之间的桥面必须承受很大的弯矩力。（2）拱式桥 由拱圈或拱肋作为主要承载结构。在竖向荷载下，桥墩或桥台将承受水平推力，拱的弯矩和变形都比较小，主要承受压力（3）钢架桥 标准的梁式桥，桥的大梁和桥墩的结构是分开的。外形与梁式桥相似，但上部结构与下方支脚部分是完全刚结在一起的。（4）斜拉桥 将梁用若干根斜拉索拉在塔上，由主梁，塔柱和斜索三种基本构件构成，是一种桥面体系受压，支承体系受拉的结构。（5）悬索桥 桥面支承在悬索上，作为承重结构的悬索是柔性的，其桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。作用在桥面上竖向移动荷载可通过主梁和吊杆加载于主塔，传给地基。可充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点。12.简述隧道定义及公路隧道、铁路隧道和水底隧道的特点。隧道是修筑在地面之下的通路或空间，但孔径太小，属于所谓管道范畴的除外。公路隧道：（1）公路隧道断面多呈扁坦状、大断面（2）公路隧道断面多为双孔状（3）公路隧道设计要考虑边墙效应（4）公路隧道的通风量大、时间长铁路隧道：（1）修建在地下或水下并铺设铁路（2）地下工程的一种综合体，其组成包括区间隧道、地铁车站和区间设备等路段（3）不同的结构施工所需的技术和方法也不同水底隧道：（1）与桥梁工程相比，具有隐蔽性好、可保证平时与战时的畅通工程、抗自然灾害能力强、并对水面航行无任何妨碍的优点（2）可作为铁路、公路、地下铁道、航运、行人隧道也可作为管道输送给排水隧道。13.按用途港口可分为哪几类？按用途港口可分为商港、军港、渔港、工业港和避风港。14.什么是地下工程？主要包含类型？地下工程是指地面以下土层或岩体中修建各种类型的地下建筑物或结构的工程。主要包括地下铁道、公路隧道、地下停车场、过街或穿越障碍的各种地下通道等；军事方面和野战工事、地下指挥所、通讯枢纽、掩蔽所、军火库等；工业与民用方面的各种地下车间、电站、各种储存库房、商店、人防与市政地下工程，以及文化、体育、娱乐等方面到的联合建筑体。15.水电站的开发方式及主要类型？水电站建筑物的作用？开发方式：（1）坝式水电站 主要类型：河床式水电站、坝后式水电站、溢流式水电站 （2）引水式水电站（3）抽水蓄能电站（4）潮汐电站水电站建筑物的作用：（1）挡水建筑物 为坝或闸，用以截断河流、集中落差形成水库（2）泄水建筑物 用来下泄多余的洪水或放水以降低水库水位（3）水电站进水建筑物 将水引入引水道的进口（4）水电站引水建筑物 把水库的水引入水轮机（5）水电站平水建筑物 当水电站负荷变化时，用来平衡引水建筑物中的压力和流速的变化（6）发电、变电和配电建筑物 包括安装水轮发电机组及其控制设备的厂房，安装变压器的变压器场和安装高压开关的开关站。它们集中在一起称为厂房枢纽。16.城市给水系统的组成和类型？城市给水系统的组成：（1）取水工程（2）净水工程（3）加压设备（4）输、配水工程（5）调节设施类型：（1）统一给水系统（2）分质给水系统（3）分压给水系统（4）分区给水系统（5）循环和循序给水系统（6）区域给水系统（7）中水系统17.城市给水系统设计的主要准则？城市给水系统设计的主要准则是：（1）保证供应城市的需要水量（2）保证供水水质符合国家规定的卫生标准（3）保证不间断的供水、提供规定的服务水压和满足城市的消防需求。18.深基础施工的主要施工形式及其内容？主要施工形式为：（1）桩基础 是一种常用的深基础形式，由桩和桩顶的承台组成，按施工方法，桩可分为预制桩和灌注桩。 （2）墩基础 在人工或机械成孔的大直径孔中浇筑混凝土而成，多用人工开挖，亦称大直径人工挖孔桩。 （3）沉井基础 沉井是由刃脚、并筒、内隔墙等组成的呈圆形或矩形的筒状钢筋混凝土结构，多用于重型设备基础、桥墩、水泵站、取水结构、超高层建筑物基础。（4）地下连续墙 用作深基础坑的支护结构、亦可既作为深基坑的支护，又用作建筑物的地下室外墙。19.预应力混凝土施工的优点及其施工方法？预应力混凝土能充分发挥钢筋和混凝土各自的性能，提高钢筋混凝土的刚度、抗裂性和耐久性。其施工方法有：（1）先张法施工（2）后张法施工（3）无粘结预应力混凝土施工20.施工组织设计的主要内容？主要内容：（1）工程概况（2）施工方案选择（3）施工进度计划（4）施工平面图（5）主要技术经济指标（6）质量、安全保证体系21.工程建设监理的内容和作用？工程建设监理的内容是工程质量控制、工程投资控制和建设工期控制。（1）在设计前期，应着重投资决策咨询、项目评估、建设项目可行性研究和参与设计任务书的编制。(2)在设计阶段应重点审查设计方案和工程概算，并协助建设单位选择勘察设计单位和签订勘察设计合同。(3)施工准备阶段，应协助业主编制招标文件和组织招标投标，审查施工图设计和预算，监督施工合同的签订于实施，调解合同双方的争议，检查工程的质量和进度，并参与竣工工程验收和审查结算。作用是代表建设单位，对工程建设项目用严密的监理制度、特殊的管理方式，按合同规范要求进行全过程跟踪和全面简单与管理，促使工程建设项目的投资、工期、质量按计划实现，最终达到工程建设项目合法、合理、科学、经济。22.建筑物的加固方法有哪些？（1）混凝土结构主要加固方法：扩大截面法、粘钢或外贴碳纤维加固、外包钢加固法、预应力加固法（2）砌体结构主要加固方法：增设壁柱法和钢筋网水泥砂浆法。（3）钢结构加固方法：改变结构计算图形、加大构件截面、加强连接法。23.智能化建筑的定义与分类？智能化建筑是将建筑、通信、计算机网络和监控等各方面的先进技术相互融合、集成为最优化的整体，具有工程投资合理、设备高度自控、信息管理科学、服务优质高效、使用灵活方便和环境安全舒适等特点，能够适应信息化社会发展需要的现代化新型建筑。分类：专用办公楼、出租办公楼、综合性建筑、住宅24.荷载和荷载效应的定义？荷载的分类？定义：能使土木工程结构产生效应（结构或构件的内力、应力、位移、应变和裂缝等）的各种原因总称，成为结构上的荷载。荷载在结构上产生的内力（弯矩、扭矩、剪力、压力和拉力）和变形（挠度、扭转、弯曲、拉伸、压缩和裂缝）成为荷载效应。分类：按随时间的变异分：（1）永久荷载（2）可变荷载（3）偶然荷载 按随空间位置的变异分：（1）固定荷载（2）自由荷载 按结构反应特点分：（1）静态荷载（2）动态荷载25.建筑工程结构设计的步骤？建筑工程的结构设计步骤一般可分为：（1）建筑结构模型的建立（2）结构荷载的计算（3）构件内力计算和构件选择（4）施工图纸绘制四个阶段。26.通过本课程的学习，谈谈你对土木工程专业的认识？怎样成为一个好的土木工程师？