土木工程概论学习心得

《土木工程概论》学习心得

（四川科技职业学院 建筑工程学院 ##）

摘要：通过对《土木工程概论》的学习，了解了土木工程的定义及范围，基本内容与各种土木工程的施工技术，学到了关于土木工程施工的一些基本技能，拥有了一定的学习更多的土木知识的基础。本文即是对这个学期学习心得的简单总结。

关键词：土木工程材料  基础工程  基本构件  施工技术  工程灾害与加固

Abstract: Through the "Introduction to Civil Engineering" the study, understanding of the definition and scope of civil engineering, the basic content with a wide range of civil engineering construction techniques learned on some of the basic civil engineering construction skills, have a certain amount of learning more civil the basis of knowledge. In this paper, that is learned about this semester's briefly summarize them.

Key words: Civil Engineering Materials   Foundation Engineering   Basic components   Construction Technology   Disasters and Strengthening Project

一、土木工程基础知识

（1）定义及范围

“土木工程（Civil Engineering）”是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指工程建设的对象,即建造在地上、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、维修等专业技术。其范围包括：铁道工程，桥梁工程，地下工程，给水排水工程，港口、码头等。国际上运河，水库，大坝，水渠等也属于土木工程。

（2）土木建筑发展史

远古时代的建筑是由土、石头和木头等建造的，即是“土木”一词的由来。到了近代从1842年破特兰水泥的发明 → 1867年混凝土的使用 → 1859年轻炉炼钢法的发明→ 1886年使用钢筋混凝土 → 1928年预应力混凝土的使用，可见主要是土木工程材料的发展带动着土木工程的一步步发展。土木工程的新材料、新设备接连问世，新型建筑物纷纷出现。中国近代土木工程进展缓慢,直到清末出现洋务运动,才引进一些西方技术。1909年，中国著名工程师詹天佑主持建成的京张铁路，全长约200公里，达到当时世界先进水平。 全路有四条隧道，其中八达岭隧道长1091米。到1911年辛亥革命时，中国铁路总里程为9100公里。在现在的各种建筑更是将土木工程的技术应用到方方面面，各种建筑如雨后春笋般地在地球这块神奇的土地上林立，一座座桥梁缩短和世界各地的距离，公路、铁路和隧道纵横交错，例如世界第一悬索桥：日本明石海峡悬索桥；世界第一斜拉桥：日本多多乐大桥；世界第一电视塔：加拿大多伦多电视塔；世界第一高坝：瑞士大迪克桑斯坝，这些都是现代土木工程以社会生产力的现代发展为动力，以现代科学技术为背景，以现代工程材料为基础，以现代工艺与机具为手段高速度地向前发展。

（3）土木工程发展趋势

① 向更高发展：日本拟在东京建造的千年塔，它在距海约1.25英里的大海中，将工作、休闲、娱乐、商业、购物等融于一体的抗震竖向城市中，居民可达5万人。

② 向太空发展：于近代天文学宇航事业的飞速发展和人类登月的成功实现，人们发现月球上拥有大量的钛铁矿，在800℃高温下，钛铁矿与氢化物便合成铁、钛、氧和水气，由此可以制造出人类生存必需的氧和水。1985年发现建造混凝土所需的材料月球上都有，因此可以在月球上制作钢筋混凝土配件装配空间站。预计21世纪50年代以后，空间工业化、空间商业化、空间旅游、外层空间人类化等可能会得到较大的发展。

③ 向海洋发展：为了防止机场噪声对城市居民的影响，也为了节约使用陆地，可以在海洋上修建飞机场。阿拉酋首都迪拜的七星大酒店也建在海上，洪都拉斯将建海上城市型游船，船上设有小型喷气式飞机的跑道、医院、旅馆、超市、饭店、理发店和娱乐场等。围垦、拓岸工程和建造人工岛有异曲同工之处，为将来近海城市建造人工岛积累了科技经验和准备力量。

④ 向信息化、智能化发展：新技术和新材料的采用上及合理组织施工方面，还是在抗震分析和计算机程序应用上及有关抗震控制试验研究上都可以为我们提供更周到与安全生活环境。

二、土木工程材料

土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。构成土木工程的三要素为：材料、施工与理论。土木工程材料即为其中的一种，在土木工程当中的作用：①影响工程造价；②影响工程质量；③促进建筑进步和建筑业的发展。

土木工程材料分类：①无机材料：金属、非金属等；②有机材料：植物材料、沥青材料和高分子材料等；③复合材料：混凝土、玻璃钢等。

（1）砖(brick)：建筑用的人造小型块材，分烧结砖和非烧结砖，俗称砖头。粘土砖以粘土为主要原料，经泥料处理、成型、干燥和焙烧而成。粘土砖就地取材，价格便宜，经久耐用，还有防火、隔热、隔声、吸潮等优点，在土木建筑工程中使用广泛。其缺点主要为废田取土量大，能耗高，砖自重大，劳动强度高等。为改进普通粘土砖块小、自重大、耗土多的缺点，正向轻质、高强度、空心、大块的方向发展。灰砂砖以适当比例的石灰和石英砂、砂或细砂岩，经磨细、加水拌和、半干法压制成型并经蒸压养护而成。粉煤灰砖以粉煤灰为主要原料，掺入煤矸石粉或粘土等胶结材料，经配料、成型、干燥和焙烧而成，可充分利用工业废渣，节约燃料。

（2）瓦 (tile)：一般指粘土瓦。以粘土主要原料，经泥料处理、成型、干燥和焙烧而制成。从“秦砖汉瓦”中可知瓦在我国的使用是有一段悠久的历史了，现在一般的粘土瓦仍然在使用，但是缺点也存在。主要包括：材质脆，自重大，片小，施工效率低而且需要大量木材。

（3）石材（stone）：是一种最为古老的土木工程材料之一。其优点有：高抗压强度，良好的耐磨性和耐久性而且资源丰富；缺点为：笨重，质地坚硬，加工困难，开采个运输不方便。

分类：①毛石即未经任何加工的刚开采出来的石头；②料石即将毛石在长宽高加工到一定的尺寸上而得；③饰面石材：主要包括大理石和花岗岩；④色石渣主要用于装饰工程；⑤石子。

（4）沙（sand）：土木工程中必不可少的一种材料。

（5）胶凝材料（cementing material）：在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。分为无机胶粘材料包括气硬性胶凝材料(石灰)和水硬性胶凝材料(水泥)与有机胶凝材料。几种具有代表性的物质如下：①石膏(CaSO4﹒2H2O)主要优点：凝结硬化快，体积微膨胀、装饰性好，可加工性能好；不足有强度低，耐久性差；硬化后孔隙率大。主要的应用方面：做装饰面材（表观密度小，强度低）、石膏砂浆（隔声性能好）、生产浮雕和装饰品（防火性能较好）。②石灰（lime）：可塑性与保水性好，缺点是强度低、耐水性差与体积收缩大。主要应用在工地现场直接使用作为砌筑砂浆和抹灰砂浆，再次就是作为石灰土或三合土，在一个就是制成硅酸盐制品与碳化石灰。③水泥（cement）：典型的水硬性胶凝材料，可以这么说水泥就是建筑工业的“粮食”，在现在这个社会来说离开了水泥就不必再谈建筑，可见其重要性有多大。

（6）木材（wood）:一种古老的工程材料，起主要特点就是顺纹抗拉能力最强，但横纹抗拉和抗压强度较低。

（7）钢材（Steel）：特点包括品质均匀致密、抗压、抗拉、抗弯、抗剪切强度都很高；常温下能承受较大的冲击和振动载荷；具有良好的加工性能，可以铸造、锻压、焊接、铆接和切割、便于装配等；可以通过热处理方法，在很大范围内改变或控制钢材的性能。分类：①钢结构用型钢：H型---；角钢---；槽钢--- ；钢管--- 。②钢筋混凝土用钢：Ⅰ级钢筋：强度210MPa，光面；

Ⅱ级钢筋：强度300MPa,带肋；Ⅲ级钢筋：强度360MPa，带肋；Ⅳ级钢筋：强度360MPa，

带肋。其符号分别为：、、、。

（8）混凝土（concrete）:由胶凝材料、粗骨料和水按适当的比例配合、拌合制成混合物，经一定的时间后硬化而形成的人造石材。分类：①按胶凝材料：水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、聚合物混凝土；②按表观密度：重混凝土、普通混凝土、轻混凝土；③按使用功能：结构用混凝土、道路用混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸及防辐混凝土等。

目前使用的水泥混凝土由水泥、砂和碎石组成。混凝土的优点：原材料丰富，造价低廉，可以就地取材；可以根据混凝土的用途来配置不同性质的混凝土；凝结前有良好的可塑性，可以用模板浇灌成任何形状及尺寸的构建或结构物。不足之处：抗拉强度低，一般为抗压强度的1/10～1/20,易产生裂缝，收拉时以产生脆性破坏，所以经常与抗拉强度较好的钢筋组成钢筋混凝土，在工程上有很大的应用面。

（9）砂浆（mortar）：由胶凝材料、细骨材料、掺和料和水按适当比例配合、拌制并经硬化而形成的材料。在建筑工程中起粘结、衬垫、传递应力的作用。

（10）沥青（asphalt）、沥青混合材料：沥青是由极其复杂的高分子的碳氢化合物及其非金属的衍生物所组成的混合物，是一种褐色或黑褐色的有机胶凝材料。沥青属于增水性材料，广泛应用于土木工程的防水、防潮与防渗，也是公路路面、机场道面的重要材料。

土木工程材料的发展趋势：①轻质；②高强；③多功能；④绿色，环保。

三、基础工程

（1）基础工程的定义与分类

地基：直接承受建筑物荷载影响的那一部分地层。通常包括天然地基与人工地基。

基础：是建筑物中将承受的各种荷载传递到地基上的下部结构。地基与基础是建筑物的根本，统称为基础工程。基础工程的造价一般占总造价的25%，工期占总工期25%～30%,属于地下隐蔽工程，要求高，一旦失事就难以补救。

（2）工程地质及场地勘察

方法：①测绘与调查

      ②勘察：a坑探；b钻探；c触探；d地球物理勘察。

（3）浅基础：埋置深度不大于3～5米的基础。

分类：按钢度：有钢性基础与柔性基础；按构造有柱下单独基础、柱下或墙下条形基础、柱下十字形基础、片筏基础和箱形基础。

（4）深基础：深基础是埋深较大，以下部坚实土层或岩层作为持力层的基础，其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层，而不像浅基础那样，是通过基础底面把所承受的荷载扩散分布于地基的浅层。因此，当建筑场地的浅层土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求，而又不适宜采用地基处理措施时，就要考虑采用深基础方案了。深基础有桩基础、地下连续墙和沉井等几种类型。

学习的重点为如何减轻浅基础不均匀沉降的措施：

①建筑措施：a.建筑物的体型应力求简单；b.控制长宽高及合理布置墙体，增强了调整不均匀沉降的能力；c.设置沉降缝；d.调整设计标高。

②结构措施：a.减轻建筑物自重；b.设置圈梁（砖混结构）；c.减小或调整基底的附加压力。

③施工措施：合理安排施工顺序、保持地基土的原状结构。

四、建筑工程（房屋）

（1）建筑分类：①按使用功能：民用建筑与工业建筑；②按主要承重结构：砖木结构建筑、砖混结构建筑、钢筋混凝土结构建筑、钢-钢筋混凝土结构建筑、钢结构建筑以及其他建筑结构如生土建筑、塑料建筑；③按层数：住宅中1～3层为底层、4～8层为多层9～30层为高层、31层以上为超高层；公共建筑及综合建筑：建筑物总高度大于24米为高层建筑；建筑物高度超过100米时，均为超高层建筑；工业建筑（厂房）：单层厂房、多层厂房和混合层数的厂房。

（2）建筑基本构件：

 ①墙（wall）：分类：按位置有内墙与外墙或者是横墙与纵墙；按受力情况分为承重墙与非承重墙。

②板（plate）：指平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，主要应用于楼板、屋面板、基础板和墙板等。按受力情况分为单向板和双向板。

③梁（beam）：工程结构中的受弯构件。一般梁的截面高度与跨度之比为1/8～1/16，高跨比大于1/4的梁为扁梁，梁的截面高通常大于截面的宽度，梁宽大于梁高是为扁梁；梁的高度沿轴线变化时，称为变截面梁。分类：主梁、次梁、连梁、圈梁和过梁等。

④柱（column）：工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向工件。

⑤拱（arch）：为曲线结构，主要承受轴向压力。

（3）结构体系

①混合结构体系：同一房屋结构体系中采用两种或两种以上不同材料组成的承重结构。

②框架结构体系：由梁和柱刚性连接的骨架结构，一般合理层数为6～15层，高宽比为5～7.

③剪力墙结构体系：适用于25层以下的房屋，最高不宜超过30层，建筑物的高宽比不宜大于4～5。

常使用框架-剪力墙、剪力墙结构、框支剪力墙结构、简式结构，结构设计的基本理论其目的在于满足使用要求与经济问题。包括五个步骤：a.建筑结构类型选取；b.架构模型的建立；c.结构载荷的计算（恒荷、活荷、风荷等）；d.构件内力计算和构件选择；e.施工图的绘制。

五、道路工程

（1）公路的分类：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路五个等级。路基路面工程的特点：①结构简单；②工程影响因素复杂，同时受到自重、车辆重荷载，并且直接暴露于大气中，受到环境荷载的影响；③涉及学科广泛；④工程量和工程费用巨大。

（2）高速公路：特点①行车速度快，通行能力大；②物资周转快，经济效益高；③交通事故少，安全舒适。

（3）铁路工程：总所周知，客运量最大的交通方式，物资的转运等都离不开铁路。一般时速在100～120km为常速，时速120～160km为中速。

六、桥梁工程

（1）分类：

①按主要承重结构：梁式桥、拱桥、悬索桥(suspension bridge)、刚架桥(rigid frame bridge)、斜拉桥和组合体系桥；②建筑材料分类；③用途分类：公路桥和铁路桥等；④按跨越障碍分；⑤按桥梁平面的形状分；⑥按制造方法分。

（2）选用：

梁式桥与刚架桥主要的区别在于桥身与桥墩的连接是否为刚性连接，梁式桥不是，刚架桥则是。拱桥一般有上承式：视野好，建筑高度大；下承式：建筑高度小，视野差；中承式：兼有两者的特点。悬索桥一般适用于跨度很大的桥，是跨度唯一超过1000米的桥。

七、隧道工程

（1）定义：在山体内或地面修建的建筑物，统称为“地下工程”，用以保持地下空间作为运输孔道的，称之为“隧道”---修建的断面积大于2㎡的硐室。

（2）施工方法：

①明挖法：从地表面向下开挖，形成露天的基坑，然后再基坑中修筑衬砌，敷设外贴式防水层，最后用土回填。基坑的开挖方式：a.放坡开挖；b.支护开挖；c.地下连续墙法：包括现浇地下连续墙、预制地下连续墙和排桩地下连续墙。

②盖挖法：先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通再向下施工，其优点是不影响地面的交通。

③掘进机法：隧道掘进机（TMB）利用掘进机切削破岩，开凿隧道的施工方法。

④盾构法：实质上就是软土隧道掘进机，既可机械开挖，也可以人工开挖，既是一种施工工具，又是一个强有力的临时支撑结构。在土质差、水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。盾构由盾壳、推进机构、取土机构、拼装或现浇衬砌机构以及盾尾等部分构成。过程：a. 建竖井或基坑；b.盾构掘进相当于装配式衬砌的一环长度；c.千斤顶顶在已拼装好的管片上，使盾构前进；d.缩回千斤顶；e.用举重设备拼装管片衬砌，同时在开挖面进行开挖。

⑤钻爆法：又叫矿山法或者新奥法，即按开挖隧道的横截面分部情况来分，开挖的方法可以分为全断面开挖法、台阶开挖法和分部开挖法。

⑥沉管法：全名是预制管段沉埋法，它是用来修筑穿越江河、港湾、海峡的水底隧道的方法之一。要点在于先在船坞中或船台上预制隧道管段，可以是钢壳混凝土的，也可以是钢筋混凝土的，管段的长度一般为60～100米。

⑦顶进法：主要应用于人行道或地下铁道穿越地面铁路（或公路）或地下管道穿越河流的立交工程中。主要的特点是保证地面交通安全运行。

简单的图示如下：

八、土木工程施工技术

（1）基础工程施工

①基础开挖：方法包括人工开挖和机械开挖。首先是放坡，然后是支持开挖，经常使用的推土机、铲运机和挖掘机。

②桩基的施工技术：分类：a.预制桩：锤击法、静力压桩法、振动法和水冲法；b.灌桩法：沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩。

③沉井制造：陆下地沉井均采用就地施工。

④地下连续墙施工。

⑤锚杆挡墙施工。

（2）上部结构施工技术

①砌筑工程：按位置：外脚手架和里脚手架；按材料：木脚手架竹脚手架和金属脚手架。

②钢筋混凝土工程：包括模板工程、钢筋工程和混凝土工程。钢筋中Ⅰ～Ⅳ级为热轧压钢筋，Ⅴ级为热处理钢筋。钢筋直接连接的方法有三种：绑扎连接、焊接连接和机械连接。混凝土工程包括：制备、运输、浇筑和养护等施工过程。

③预应力混凝土工程：使用先张法和后张法。

九、土木工程建设项目管理

（1）建设程序与建设法规：①基本建设程序ａ.项目建议；ｂ.在勘察、试验、调查研究及常用技术经济论证的基础上编制可行性研究报告；ｃ.根据项目咨询评估情况，对建设项目进行决策；ｄ.根据可行性报告编制设计文件；ｅ.设计文件完成后经批准后，做好施工前的各项准备工作；ｆ.组织施工，并根据工程进度，做好生产批准；ｇ.项目按批准的设计内容完成建完，经投料试车验收合格后，正式投产，交付生产费用；ｈ.生产运营一段时间后（一般为两年），进行项目后评价。

 ②基本建设程序的主要阶段：

项目建议书阶段→可行性研究阶段→设计工作阶段→建设准备阶段→建设实施阶段→竣工验收阶段→后评价阶段

③建设法规：由建设行政法律、建设民事法律和建设技术法规组成。

（2）工程招投标：招标投标是市场经济中的一种交易方式，通常用于大宗的商品交易。

①大型基础设施、公用事业等关系社会公共利益、公众安全的项目；

②全部或者部分使用国有资金投资或者国家融资的项目；

③使用国际组织或者外国政府贷款、援助资金的项目。

④几个概念：a.发包单位招揽承包单位去参与承包竞争的活动叫招标，包括公开招标和邀请招标。 b.愿意承包该工程的施工单位根据招标要求去参与承包竞争的活动叫投标。 c.工程的发包单位就是招标单位（即业主），承包方就是投标单位。

    （3）施工程序与施工组织

①施工程序：a.承接施工任务：施工单位承接任务方式：投标、议标、上级主管部门直接下达；b.签订施工合同；c.做好施工准备，提出开工报告；e.组织施工； f.竣工验收，交付使用。

②施工组织：a.施工组织研究的意义；b.施工组织研究的内容；c.施工组织研究方法：数学方法、网络技术和计算机理论基础及电子计算机工具。

（4）建设监理：工程施工过程中的三方：建设单位（业主）、施工单位、监理单位，分别通称为：甲方、乙方、丙方。

建筑工程实施强制监理的范围包括：①国家重点工程，大、中型工程项目；②市政、公用工程项目；③政府投资兴建和开发建设的社会发展事业项目和住宅工程项目；④外资、中外合资、国外贷款、赠款、捐款建设的工程项目。

十、工程灾害与防治、工程加固

（1）地震（earthquake）:包括构造地震、火山地震和陷落地震。90%的地震是属于构造地震。震级（magnitude）是表示一次地震震源释放能量的大小。震级每相差1.0级，能量相差大约32倍，相差2.0级，能量相差约1000倍。而地震烈度（intensity）是指地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。

震级（M）与地震烈度（I）之间的关系：

地震的防治：①结构措施；②隔震；③设置粘滞阻尼器。

（2）风灾：其中风载荷包括正面压力以及漩涡负压拉力。

（3）火灾：主要是防治：①增加钢筋混凝土的截面积；②增加钢筋混凝土构件的钢筋保护层厚度；③预应力钢筋混凝土圆孔楼板下面喷涂防火材料。

（4）地质灾害：包括滑坡和泥石流。防治措施：①抗滑桩支挡；②削坡减载；③载水排水。

结束语

《土木工程概论》包括工程中的各个层面，文章只是简单地介绍了这个学期对于土木工程的学习所涉及的内容。毕竟我们最主要的方向不在此，“土木”这个词对于现在的我们来说就好比是大海，里面充满了太多的神秘与未知，“土木工程”一个涉及多方面的学科，对于我一个学材料的学生来说，要很精通的掌握各门土木工程的专业知识比较困难，但是兴趣是最好的老师，而且我们更应该凭着我们的学习去一步步了解它。学习了《土木工程概论》后，我感觉到了自己以后要学习的东西真的还很多很多，我认为要将其学好最主要的是要在理论的基础上加强实践，在实践中巩固理论，再在工作中找寻更佳的施工方案。《材料力学》这门课程是土木的主干课程，对于学材料的我来说虽然没有要求，但是凭借自己的兴趣是能够将其自学好的，而且对于自己的专业来说也是事半功倍的。水泥、混凝土是我们的主要方向，因此自己可以向土木工程材料这个方面发展，总之在学习完这门课程后收获颇多,也为自己以后的发展提供了一个新的方向。