过一个学期对土木工程概论的学习。对土木工程有了深刻的了解和认识。 土木工程的范围非常广泛，它包括房屋建筑工程，公路与城市道路工程，铁路工程，桥梁工程，隧道工程，机场工程，地下工程，给谁排水工程，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于土木工程之中。人民生活离不开衣食住行，其中“住”是与土木工程直接有关的;而“行”则需要建造铁路公路机场码头等交通土建工程，与土木工程关系也非常紧密；而“食”需要打井取水，筑渠灌溉，建水库蓄水建粮食加工厂，粮食储仓等；而“衣”的纺纱、织布、制衣，也必须在工厂内进行，这些也离不开土木工程。此外，各种工业生产必须要建工业厂房，即使食航天事业也需要建发射架和航天基地，这些都是土木工程人员可以施展才华的领域。正因为土木工程内容广泛，作用如此重要，所以国家将工厂、矿井、铁道、公路、桥梁、农田水利、商店、住宅、医院、学校、给水排水、煤气输送等工程建设为基本建设。 根据上面所述可知，土木工程主要四部分组成：一是包括铁路、公路、码头、机场等在内的 交通设施工程；二是包括电站、厂房等在内读的工业设施工程；三是包括堤坝、给排水等在内的水利市政设施工程；四是包括剧院、体育场、图书馆、教学楼、办公楼、旅馆、住宅等公用和民用建筑工程。 土木工程的发展大体经历了古代、近代、现代三个阶段。

(1)古代土木工程的时间跨度大致从旧石器时代到17世纪中叶。在这一时期修建各种设施主要依靠经验，没有什么设计理论。所用材料主要取于自然，如石块、草筋、土培，在公元前一千年左右开始采用烧制的砖。所用工具也很简单，只有斧、锤、刀、铲和石夯等手工工具。尽管如此，古代还是留下了许多有历史价值的建筑，有些工程即使从现代的角度来看也是非常伟大的，有的甚至难以想象。 (2)近代土木工程的发展大致从17世纪中叶带第二次世界大战前后，历时300余年。在这一时期，土木工程逐步形成一门独立学科。1687年牛顿总结出力学三大定律，为土木工程奠定了力学分析的基础。随后，在材料力学、弹性力学、和材料强度理论的基础上，法国的纳维于1825年建立了土木工程中结构设计的容许应力法。从此，土木工程的结构设计有了比较系统的理论指导。 (3)二战以后，现代科学技术迅速发展，从而为土木工程的进一步发高层建筑首先从美国兴起。1883年在芝加哥建造了第一幢砖石自承重和钢框架机构的，高11层的保险公司大楼。随着人口向大城市集中，随着城市用地的日趋紧张，以及电梯的发明和应用，结构理论的突破，新型材料的不断问世，高层建筑开始大量出现，且建筑规模越来越大，建筑高度越来越高。19xx年在纽约建成了高52层的伍尔沃思大楼，19xx年在纽约建成了高102层，381米的帝国大厦。但是尽管当时已经采用了先进的钢框结构和劲性钢混凝土材料，都尚未创造出与新的建筑类型相适应的造型形式，人们造型观念还徘徊在中世纪高直建筑的形式中，因而新的结构类型被传统的造型形式所包裹，结构和造型为开始真正结合。 道路桥梁工程道路桥梁工程道路桥梁工程道路桥梁工程 路与人的关系是非常密切的，我们的身边，随时随刻都可以看到，城市与城市，城市与乡村，乡村与乡村之间及内部都是由道路连接在一起的。近年来，我国公路建设取得了较好的成绩。“十五”前三年,公路建投资占GDP比重保持在3.1～3.2%,投资额年均增长17%。 公路建设方面呈以下特点： 全国有一半以上的省份高速公路里程超过1000公里。新增公路通车里程4.6万公里,总里程达到181万公里; 其中新增高速公路4600公里,高速公路通车里程近3万公里。同江至三亚、北京至珠海、连云港至霍尔果斯、上海至成都四条国道主干线基本贯通,从而实现了“五纵七横”国道主干线系统第一阶段建设目标,即“两纵两横三个重要路段”的全部贯通。 20世纪以来，世界桥梁取得了骄人的成绩，各种大桥，高桥相继问世，如日本的明石海峡大桥（主跨1990米），瑞士Gunter大桥等等。近些年来，我国桥梁工程也步入了蓬勃发展时期。令人仰慕的有南京长江二桥、香港汲水门桥、江阴大桥、润扬大桥、三县洲独塔单索面斜拉桥等。 隧道及地下工程隧道及地下工程隧道及地下工程隧道及地下工程 当今世界，人类正在向地下、海洋和宇宙开发。向地下开发可归结为：地下资源开发、地下能源开发和地下空间开发三个方面。地下空间的利用也正由“线”的利用向大

断面、大距离的“空间”利用进展。 我国地下空间的开发和利用始于60年代。19xx年北京建设地下铁道。70年代，我国修建了大量地下人防工程，其中相当一部分目前已得到开发利用，改建为地下街、地下商场、地下工厂和贮藏库。90年代以来，我国城市地下的交通与市政设施加快了修建速度。上海地铁1号线，地铁2号线已相继开通。我国地下空间开发利用的网络体系已开始建设，多在地表至－30m以内的浅层修筑地下工程。可以预见随着经济的发展，我国地下工程将进入蓬勃发展的时期。 现代地下工程发展迅速，各种典型工程著名浩瀚。世界已有数百个城市修建了地下铁路。一些工业发达国家，逐渐将地下商业街、地下停车场、地下铁道及地下管线等结为一体，成为多功能的地下综合体。 铁路工程铁路工程铁路工程铁路工程 铁路工程最初包括与铁路有关的土木（路基、轨道、桥梁、隧道、站场）、机械（机车、车辆）和信号等工程。随着建设的发展和技术的进一步分工，其中一些工程逐渐形成为独立的学科，如机车工程、车辆工程、信号工程；另外一些逐渐归入各自的本门学科，如桥梁工程、隧道工程。现在铁路工程一词仅狭义地指铁路选线、铁路轨道、路基工程、铁路站场及枢纽。 土木工程土木工程土木工程土木工程的的的的展望展望展望展望 众所周知，土木工程是人类在地球上从事的一项巨大的古老的工程技术活动，随着社会科学技术，经济，文化等各方面的不断发展，它在新世纪必将面临许多新兴的事物和挑战。作为一名刚刚接触土木工程的大学生来说，我认为他在新世纪里的发展和挑战包括以下几个方面：第一、土木工程中的可持续发展问题；第二、土木工程向地下空间的发展；第三、绿色建筑在未来的高速发展；第四、更加科学和合理的土木工程经营和运作。 土木工程中的可持续发展问题 土木工程是人类一项工程规模庞大的改造地球面貌的活动，这项活动不仅需要消耗大量的自然资源，而且可能影响和破坏自然生态环境。所以，土木工程必须实施可持续发展战略。土木工程的可持续发展是人类社会和经济可持续发展不可缺少的组成部分。作为这项活动的主要参与者--土木工程师，理应有责任和义务在这项活动的全过程中以创新精神，加深研究并尽力实施可持续发展战略。 在我国，二十一世纪的土木建筑与环境的基本特征可进一步归纳为四个方面：第一，“土木建筑”注重对“信息资源”的获取，而“信息资源”涵盖了物质资源、能量资源和生态资源。正是这种涵盖为“土木建筑与自然资源环境”的最佳配置提供了可能。 土木工程土木工程土木工程土木工程的的的的心得心得心得心得 随着我国改革开放的不断深入和经济的迅速发展，中国将面临一个更大规模的建设高潮。可以说，我们正面临着一个伴随着国民经济飞跃的土木工程大发展的大好时期。而且这样一个优良的发展环境已经受到并将继续受到西方国家的急切关注。作为跨世纪的一代，这一大好形势为我们提供了空前难得的施展才干、向国际水平冲击的良好机遇。同时，我们也深深感到，这是一个“机遇”与“挑战”并存、“合作”与“竞争”交织、“创新”与“循旧”相争的时代，如何把握世纪之交时土木工程学科的发展趋势，开创具有中国特色、具有国际一流水平的土木工程学科的新纪元，是对我们跨世纪一代人的严峻挑战。 作为土木工程专业的一名学生，我会在今后大学三年的学习过程中，努力掌握好专业基础知识，做好专业实践工作；与此同时积极学习专业外的其他知识，比如计算机语言与程序设计技能，材料实验和结构实验中掌握一般结构实验的基本方法，初步具备结构检验的技能，做好技术实习、课程设计，争取在结构设计大赛中获奖。在今后的学习生活中，我将不断提高自己的自学能力，积极完善个人能力许多新兴的事物和挑战。作为一名刚刚接触土木工程的大学生来说，我认为他在新世纪里的发展和挑战包括以下几个方面：第一、土木工程中的可持续发展问题；第二、土木工程向地下空间的发展；第三、绿色建筑在未来的高速发展；第

四、更加科学和合理的土木工程经营和运作。 土木工程中的可持续发展问题 土木工程是人类一项工程规模庞大的改造地球面貌的活动，这项活动不仅需要消耗大量的自然资源，而且可能影响和破坏自然生态环境。所以，土木工程必须实施可持续发展战略。土木工程的可持续发展是人类社会和经济可持续发展不可缺少的组成部分。作为这项活动的主要参与者--

土木工程师，理应有责任和义务在这项活动的全过程中以创新精神，加深研究并尽力实施可持续发展战略。 在我国，二十一世纪的土木建筑与环境的基本特征可进一步归纳为四个方面：第一，“土木建筑”注重对“信息资源”的获取，而“信息资源”涵盖了物质资源、能量资源和生态资源。正是这种涵盖为“土木建筑与自然资源环境”的最佳配置提供了可能。 土木工程土木工程土木工程土木工程的的的的心得心得心得心得 随着我国改革开放的不断深入和经济的迅速发展，中国将面临一个更大规模的建设高潮。可以说，我们正面临着一个伴随着国民经济飞跃的土木工程大发展的大好时期。而且这样一个优良的发展环境已经受到并将继续受到西方国家的急切关注。作为跨世纪的一代，这一大好形势为我们提供了空前难得的施展才干、向国际水平冲击的良好机遇。同时，我们也深深感到，这是一个“机遇”与“挑战”并存、“合作”与“竞争”交织、“创新”与“循旧”相争的时代，如何把握世纪之交时土木工程学科的发展趋势，开创具有中国特色、具有国际一流水平的土木工程学科的新纪元，是对我们跨世纪一代人的严峻挑战。 作为土木工程专业的一名学生，我会在今后大学三年的学习过程中，努力掌握好专业基础知识，做好专业实践工作；与此同时积极学习专业外的其他知识，比如计算机语言与程序设计技能，材料实验和结构实验中掌握一般结构实验的基本方法，初步具备结构检验的技能，做好技术实习、课程设计，争取在结构设计大赛中获奖。在今后的学习生活中，我将不断提高自己的自学能力，积极完善个人能力

第二篇：《土木工程概论》学习笔记二

土木工程概论—学习笔记二

主 题： 《土木工程概论》学习笔记

内 容：

《土木工程概论》学习笔记二

——土木工程的类型

2.2 土木工程的类型 建筑工程

桥梁工程

土公路和城市道路工程

木铁路工程

工隧道工程

程水利工程

包港口工程

括 海洋工程

给水排水工程

环境工程

2.2.1建筑工程

1、引言

它是兴建房屋的规划、勘察、设计（含建筑、结构和设备）施工的总称，其中以的房屋工程最为典型

目的：为人类生产和生活提供场所

人们对房屋的基本要求：“实用、美观和经济”。

（a） 舒适的环境

宽畅的空间和合理的布局 “实用”

坚实可靠的结构 （功能性的）

（b） 广义的美观和协调 “美观”

艺术处理

（精神性的） 观察者视觉和心灵的感受

（c）

“经济” 材料和人力 （经济性的）

一幢房屋好比一个人：

规划（像人生活的环境）――规划师负责；

布局和艺术处理（相应于人的体型、容貌、气质）――建筑师负责； 结构（好比人的骨骼和寿命）――结构工程师负责；

给排水、供热通风和电气等设施（就如人的器官、神经）――设备

土木工程概论—学习笔记二

工程师负责。

在规划基础上建造房屋的过程，是建设单位、勘察单位、设计单位和施工单位的各种工程师全面协调合作的过程。

建设单

位提出使用要

求产生的测量误差，用数学方法加以分析和研究，消除或减弱误差影响，提高测量精确度。

（5）测量的成果是地形图。

地形图在工程建设中的应用：

①确定拟建房屋和道路的高程；

②场地平整中填挖土方量的计算；

③计算占用土地的面积；

④绘制地形断面，以确定道路、管线的坡度；

⑤ 确定汇水区域，等等。

土木工程概论—学习笔记二

3 、地基和地质勘察报告

地基：受结构传来荷载影响的土地；其包括土基和岩基。 岩石

碎石土

常见土可分6（土力学课程） 粘性土

粉土

人工填土

根据《建筑地基基础设计规范》，采用承载力设计值，还需依基础尺寸和埋深加以适当修正。

对地基的了解应做到以下几点：

（1）了解地基各层土的基本物理力学性能。

土的天然容量

孔隙比

反映土松密程度和压缩性能的指标 密实度

塑性性能

地基压缩变形，控制在房屋容许范围内时，地基单位面积上所能承受的

2最大荷载为KN/m或Kpa。

（2）结构设计时，为使房屋沉陷量控制在容许范围内，必须做到： ①对地基的地质情况（土层、岩层和地下水）进行勘察，（钻孔）、取土（岩）样。

②进行土工试验，确定结构的支承土层（持力层）及相应的地基承载力。 ③根据地基承载力，设计房屋基础（基础底部放宽）。

④根据房屋总重量算出的房屋总沉陷量，应在容许范围内。

⑤房屋一旦出现过大的沉陷量，就要及时处理或加固。

（3）上述＜2＞中①、②两项工作由勘察单位负责。其中最重要的是写出“工程地质勘察报告”，给出：

勘探点的平面布置图

工程地质剖面图

土的物理力学性能试验总表

提出有关建议：

拟建房屋基础埋置深度

2持力土层承载力（KN/m或Kpa）

地下水位和水质

软土地地基如何处理

勘察报告是房屋结构设计和施工的重要依据。

4、荷载

荷载（自然和人为）在土木工程中称为“作用”。

（1）恒载

恒载 门、窗、灯具等建筑配件重量

土木工程概论—学习笔记二

地面、屋面、顶棚、抹灰层重量

恒载单位：KN（千牛顿），KN/m（千牛顿每米），KN/m2（千牛顿每方米）

（2）活载

活载——人群、家具、贮存物、设备等可移动的荷载、活载的数量、位置都是可变的，只能按照它们最可能大的值，放在最不利的位置进行设计。

结构设计时实际做法是按照《建筑结构荷载规范》所规定的取值进行设

22计。（如楼面活载取1.5KN/m,2.0KN/m――楼面活载最不利分布时的等效

值。）

（3）静载、动载、周期和风载

静载：包括恒载活载

动载——急剧快速变化的荷载（撞击力、落重等）

周期——指物体作圆周运动或往复运动（振动）时，重复一次所经过的时间，以秒（S）计，书上讲房屋从中线东移，摆回至西，又回到中线位置的时间（世贸中心高412m，T=10S，5层砖混T＜0.5S） 是动载（高层房屋）；

②若风在比房屋周期长的时间内消失，风就是静载（一般房屋）

房屋所承受的风载有三个“不一样”

①不同地区不一样（如沿海大、内陆小）；

②同一地区每时每刻不一样；

③同一时刻在房屋的不同高程和不同部位不一样（如5m高程处和50m高程处风载可能差一倍多；迎风面受到的是压力，背风面受到的是吸力）。设计时依据《荷载规范》取值，其风载是考虑这三个“不一样”，并按照30年一遇（指重现期为30年）的10min平均最大风速换算得到的。

（4）地震、震级、烈度、地震荷载

地震——地球内部的地壳运动和变化，虽很缓慢，但日积月累就会在地壳内产生很大的内应力，到一定时候就可能在最薄弱处发生地壳的突然断裂或错动（李四光板块构造理论），产生地面运动，这就是地震。

震级——地震强弱的级别，它以震源处释放能量的大小确定。一次里氏

119，[1erg=10-7J(焦耳)；1J=kg?m]，5级地震所释放的能量为2×10（尔格）9.8

相当于在花岗石中爆炸2万吨T.N.T.炸药，每增加一级释放的能量增加31.5倍。

烈度——某地区各类建筑物遭受一次地震影响的强烈程度。

（一次地震只有一个震级，却有很多个烈度区）

震级

烈度 震源深度 与下 震中距 列有 地质条件 关 房屋类别

震中区域11度（房屋普遍倾倒）

唐山 唐山市内10度（许多房屋倾倒）

地震 天津市内8－9度（大多数房屋损坏至破坏，少数倾倒）

北京市内 有的6度（有些房屋出现裂缝） 风载

土木工程概论—学习笔记二

有的7度（大多数房屋有轻微破坏）

地震荷载——地震引起的地面运动会使房屋在竖向或水平方向产生加速度反应，其反应值与房屋本身质量的乘积，就形成地震对房屋的作用力，即地震荷载。按牛顿第二定律考虑是一种惯性力。

地震对房屋的破坏主要由水平方向的最大加速度反应引起，故地震荷载多以水平荷载的形式出现。

（5）由温差和地基不均匀沉降引起的内力 昼夜温差

就会使房屋结构受到内力效应（内在的荷载）

房屋因地基土质不均发生不均匀沉陷时，也会在梁、柱及其连接处受到内力效应。

（6）其他荷载——如结构安装、焊接、振动、撞击、爆炸等作用力。

5、建筑材料

＜1＞结构材料的拉伸和压缩

（a）当结构构件受到荷载产生的拉力P（或拉应力σ拉）后产生拉伸变

形。

（?H(变形值）＝拉应变ε拉） H（原长度）

当拉杆所受拉应力σ拉超过极限应力σ极限时，杆就被拉断。

（b）当结构构件受到荷载产生的压力P（或压应力σ压）后产生压缩变

形：

（?H(变形值）＝压应变ε压） H（原长度）

根梁受荷载后弯曲，上部受压缩短，下部受拉伸长。 ＜2＞结构材料的弹性和塑性 ①当结构材料受力（小）后，产生变形，力和变形两者基本成正比，一旦卸荷，就恢复原状，称处于弹性状态。 ②当材料受力（大）后，变形与力不成正比，变形增长率比受力增大率快，一旦卸荷，虽会恢复大部变形，但尚留少部残余变形，称处于塑性状态。 塑性材料――如钢材、砼 脆性材料――玻璃、砖 ＜3＞常用建筑结构材料 ①钢材 低碳钢－铁(Fe占99％)，少量碳（C<0.22%）;

低合金钢－低碳钢：若还含少量锰(Mn)、硅(Si)、钒(V)等元素者既是。

钢材最常用类型

工字钢、H

板材（如薄板、厚板、压型钢板）

管材（如无缝钢管、有缝管）

线材（如钢筋、钢丝、钢铰线）――可浇筑于砼中成钢筋砼结构

结构设计中:

土木工程概论—学习笔记二

低碳钢：б拉、压＝235N/mm2(抗拉和抗压极限应力，即－屈服强度)

低合金钢：б拉、压＝335－400N/mm2（抗拉和抗压极限应力，即屈服强度)

钢材优点：材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装；

缺点：耐火性能差，易于锈蚀，维护费用较高

②混凝土

由水泥（胶凝材料）砂、石子和水，按一定比例配合搅拌而成的水泥混凝土。（轻骨料混凝土）（沥青混凝土）

水泥砼强度等级为C20~C40,甚至可达C60~C80（指150mm立方体试块极限

2压应力分别为20N/mm 。。。。 ）

2 C20~C4013.5~27N/mm

1.5~2.5N/mm2

钢筋＋砼――钢筋砼

低，砼强度比砖、木高，能和钢筋做成钢筋砼

③砌体材料（复合材料）

块材（或砌块）（由石材、粘土、砼、工业废料等做成）

水泥砂桨（水泥、石膏、砂、水做成）

迭合粘结而成复合材料

各种石砌体

品种 中小砼块砌体

硅酸盐块砌体

优点：易于就地取材，价格低廉，施工简便，隔热保温性及耐火耐久性

好

缺点：强度低导致结构笨重，粘土砖与农田争地，应限制使用，手工现

场砌筑，施工劳动量大，工程质量问题偏多

④木材

圆木(d>120mm)

方木(边长100-250)

条木（宽度≤2厚度）

板材（宽度>2厚度）

薄板（厚度<35）

木材为各向异性材料，其顺纹与横纹方向的性能不一。

2 65-75N/mm

2 80-120N/mm

在承重结构中不允许横纹受拉

优点：结构自重轻，制作容易，架设简便，工期快，造价便宜

土木工程概论—学习笔记二

6、建筑结构的构件、受力和换效

<1>建筑结构的主要构件：

以下五种均为平面形或直线形构件。

例如

①板－承受与楼面垂直的重力荷载，其作用效应主要是弯矩。(M)

②梁－承受板传来的压力以及梁的自重。（方向与梁轴线相垂直），其作用效应是弯矩和剪力。

③墙－承受梁、板传来的压力及墙的自重。荷载作用方向与墙面平行。（与板不同） 轴向压力（当荷载作用于墙的截面形心轴线上时）

有时可能有弯矩（当荷载偏离形心轴线时）

④柱－承爱梁（或板，即无梁楼板）传来的压力以及柱自重。荷载作用方向与柱轴线平行。

中心受压：当荷载作用于柱载面形心时

偏心受压：当荷载偏离柱截面形心时

⑤基础－承受墙、柱传来的压力（并将它扩散到地基）

在房屋中还经常采用直线形杆件或曲面、曲线形构件。

例如

①杆：（平面桁架或空间桁架）

②拱：由曲线形构件（称拱圈）或折线形构件及其座组成。

③壳：由曲线形板与作为边缘构件的梁、拱或桁架组成。

水平方向结构：由板、梁和用杆件做成的挂架、网架组成结构。（如楼盖、

屋盖等）

水平＋竖向（如箱形结构）

水平方向结构和竖向结构关系十分密切

<2>结构的基本受力特征和基本功能

① 结构的基本受力特征

结构的基本受力特征是：受拉、受压、受弯、受剪、受扭

②作用效应、抵抗能力和基本功能

作用效应：指用各种荷载使房屋结构的构件受拉、受压、受弯、受剪和受扭等

以及使结构因受力而产生的拉伸、压缩、弯曲和剪切变形。

抵抗能力：指由材料、截面及其连接方式所构成的抗拉、抗压、抗弯和抗剪、抗扭能力

以及结构所能经受的变形、位移或沉陷量

（作用效应）S≤R(抗力)时，房屋结构安全可靠；

（作用效应）S＞R(抗力)时，结构失去效能，即失效或破坏。

一般的建筑结构，须满足以下基本功能：

①能承受正常施工和使用时可能出现的各种作用力（拉压力）

② 在正常使用时具有良好的工作性能（不过大侧移、不晃动）

土木工程概论—学习笔记二

③ 在正常维护下具有足够的耐久性能（抗酸、盐侵蚀）

④ 偶然事件发生时保持必要的稳定性（如抗震）

<3>结构的失效

意味着结构或其构件中不能满足上述某一功能要求，有下列现象： ①破坏

②失稳

③变形（影响正常使用者）

④倾覆（阳台等）

⑤ 丧失耐久性

7、房屋建筑工程的类别和建筑结构的体系

①住宅建筑

②公共建筑

④文教卫生建筑

⑤工业建筑

⑥农业建筑

①砌体结构

②钢筋砼结构

④木结构

⑤薄膜充气结构

（3）按组成房屋主体结构的型式和受力系统（即结构体系）分：

①墙体结构

②框架结构

③筒体结构

④错列桁架结构

⑤拱结构

⑥空间薄壳结构

⑦空间折板结构

⑧网架结构

⑨钢索结构

8、建筑工程主要结构类型简介和著名建筑工程掠影

(1)木结构建筑

木结构（和砌体结构），都是人类最早兴建的建筑工程结构。西安半坡村遗址显示了5000年前祖先的木结构建筑。它以茅草树枝做屋面，以木柱作主要承重结构。

木结构是将原木材（方、圆、条等），经过齿形连接、螺栓连接，钉连接，键连接或胶连接，形成各种型式的结构，如木桁架、木网架、木框架、木拱等，最常用的是木桁架。

中国是最早应用木结构的国家之一，古代大量官殿、庙宇、民居建筑均采用抬梁式木结构（也称大举架），层层选垛，重檐和优美曲线形屋面。

目前中国最高的木结构是山西应县木塔，9层塔高67.31M，建于1056年。

土木工程概论—学习笔记二

木材是一种再生资源，要节约木材，可采用胶合木代替整体木材做成的结构层板胶合结构和胶合板结构次材优用、小材大用。

美国19xx年在爱达荷州大学建成跨度122M的密层胶合木筒拱结构的足球场屋盖，就是用16层单板胶合成45mm厚的密层胶合木做成的。

（2）砌体结构建筑

古代砌体结构建筑的成就是辉煌的：

①埃及胡夫金字塔是用230余万块巨石砌起146.6M高的伟大建筑。

巨型石柱

③古代砌体结构建筑的典型做法，可以从古希腊万神殿和巴台农神殿的构造中看出。

④巴黎圣母院是世界著名歌德式教堂建筑。采用以柱墩骨架、卷拱和飞扶壁等组成的砖石框架结构（墙体不承重）。

⑤中国古代的砌体结构建筑也有辉煌成就：A.明代建造的南京灵谷寺无梁殿（以砖拱券为主体结构）。B河北定县开元寺塔（又称料敌塔）（宋朝1055建），是当时世界上最高的砌体结构（高84.2m，11层），采用砖砌双层筒体结构体系。

⑥近代20世纪以前，世界上最多的砌体结构办公楼，是1891年在美国芝加哥建成的莫纳德.洛克大楼（高16层），50年代以来，我国的砌体结构建筑经历了：砖砌体－配筋砖砌体－大型振动砖壁板材－配筋砼砌块砌体的发展过程（北京、南京、上海………都有实例）

（3）砼结构建筑

由于砼可模性、整体性、刚性均较好，体内能按受力需要配置钢筋等优点，可用于各种受力构件（板、梁、柱），做成各种结构体系，建造各种建筑（如住宅建筑、公共建筑…）又由于它能做成预应力砼，高性能砼（C60以上）和轻骨料砼，大大加强了应用范围，如超高层建筑，巨型大跨度建筑，海洋工程建筑，原子能工程建筑，以及高达1300℃、低达－160℃的高低温工程建筑，均可采用砼结构。所以砼结构实质上已成为现代工程建设中的主要结构型式。

但是，由于砼结构在1824年发明了波特水泥后才逐步发展起来的，到19世纪80年代才初步奠定钢筋砼在建筑工程上应用的科学基础，发展较慢，直到19xx年才在美国辛辛那提建成世界第一幢砼高层建筑－莫格尔大楼。20世纪50年代早期，砼结构高达20层，19xx年达38层，19xx年达50层，19xx年达70层（美国芝加哥的湖岬大厦）

我国的水泥工业始于1889 年后。19世纪末至20世纪初，在上海等沿海城市的个别建筑物中，部分地采用了钢砼楼板。19xx年建造的上海电话公司大楼，是中国最早的钢砼框架结构。19xx年后才得到广泛应用。

目前，世界上最高的建筑是马来西亚的石油双塔大厦，总高450m，（含桅杆）95层。

广州中天广场，总高382.5m（含桅杆），80层钢砼框架筒体结构－国内最高，世界第二高。

朝鲜平壤柳京大厦，高305m，地上105层，世界第三高建筑。

19xx年建成的广东国际大厦，是世界上应用无粘结预应力板的最高建筑。

土木工程概论—学习笔记二

法国巴黎国家工业与技术展览中心大厅的钢砼薄壳结构是当前世界上跨度最大的公共建筑。

意大利罗马小体育宫是19xx年为罗马奥运会修建的，它是受到国际建筑界高度赞誉的建筑与结构融为一体的典范。

澳大利亚悉尼歌剧院，由3组10对壳片（砼）组成，以环境优美和造型独特而闻名于世（据说是美国建筑师选中的方案），由于结构的复杂和施工的困难，使该建筑的工期长达17年，造价超过预算的十几倍。

（4）纲结构建筑

钢结构建筑通常由 型钢、钢管、钢板制成的钢柱、钢挂架、钢梁等构件组成构件之间采用焊缝、螺栓、铆钉连接。常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大 的各种建筑中。

初始应用铁类金属做成的建筑结构构件，是铸铁柱和熟铁柱。

1772年建成的英国利物浦圣安妮教堂，是最早成功采用铸铁做成结构构件的范例。

19世纪80年代型钢的出现，加快了钢结构在建筑工程中的发展。 1883年美国用钢框架建成了11层的住宅保险大楼。

我国是最早用铁建造结构的国家之一：

①如建于南汉朝（967年）的广州光孝塔东铁塔，高6.35m，7层。 ②建于宋朝（1061年）玉泉寺塔，高17.9m,共13层。

③建于宋朝（1105年）铁塔寺的高13m的9层铁塔等。

19xx年后，钢结构在大跨重型工业厂房，大型公共建筑和高耸结构中得到应用。如19xx年建成的上海锅炉厂重型容器车间，主楼36m，高40m（钢结构）

目前，世界上最高全钢结构建筑，是美芝加哥的西尔斯大厦，高442m，110层。

纽约帝国州大厦，19xx年建成，保持世界最高记录40多年，直到19xx年纽约世界贸易中心双塔建成。州大厦号称102层，塔顶381m高，钢结构框架是铆接，埋置在炉渣砼中，有资料表明外包砼框架的实际刚度，是裸露钢框架刚度的4.8倍，对抵抗水平位移有很大意义。19xx年一架B52型轰炸机在大雾中撞上了州大厦第79层，飞机坠毁，大楼的一道边梁和部分楼板受到破坏，一架电梯震落下去，但对楼房整体没有什么影响，帝国州大厦表现了20世纪30年代建筑科学技术的发展水平。

1969-19xx年建造的纽约世界贸易中心(Trade Center)的双塔楼为全钢结构。它是由两座塔式摩天楼和4幢7层建筑（辅助建筑）组成，中间为广场，两塔均为地上110层，地下6层，北楼高417m，南楼高415。总建筑面

23积89.5万m，总体积约335万m。双塔楼可容纳5万工作人员，可接纳8万

客人及参观者，一座楼顶装有电视塔，另一座屋顶开放，供人游览。

为减小顶点位移（约0.9m,合1/500H,H-楼高），后在每层楼板周边设置了粘弹性阻尼减震器（每层100个，共约2万个）实测顶点最大位移0.28m(1/1500H)，满足要求（一般应控制在1/1000H）。塔楼平面63.5m边长的正方形，内有长方形核心筒（筒中筒）、外筒密柱深梁，9层以上柱距1.02m,9层以下三柱合一，柱距3.06m。塔楼核心部分（核心筒）主要为电梯井，楼梯，管道井及交通走道井。设快速分段电梯23部及分层电梯85部。快速电梯与楼内地下层中地铁车站相通，遇到紧急情况时，5分钟内能将全部人员疏散。

土木工程概论—学习笔记二

世贸中心双塔楼，从总全规模上看，可称是世界第一超大型建筑，是纽约标志性建筑，是美国经济实力的一个象征。但在今年“9.11”恐怖分子劫持的民航（波音767）飞机撞击（北楼于顶部，南楼于中部）下瞬间“灰飞烟灭”（具体讲是一个多小时）。

塔楼坍塌如此之快，原因何在？我们如何从建筑材料和结构体系上分析原因？从中应吸取哪些教训？

双塔楼（双子星）采用的建筑材料是全钢材，当温度接近600℃时，其强度接近于零（丧失承载力），波音767大型飞机携带大量汽油（约50-60吨）,撞入大楼后,卡在核心筒处,大量汽油顺着竖井下泄,使火势迅速蔓延至大楼底部.一般大火燃烧温度是逐步上升到1000 ℃至1100℃,而大量汽油燃烧时温度立即能达到1800℃至2000℃,当钢材烧达到600℃以上时,强度接近于零,结构丧失承载力,钢构件压弯、扭曲，内核心筒坍塌下沉，带动楼板下坍及外筒失稳，倾倒。

总之，飞机撞击只会引起内、外筒体结构的局部损坏（如19xx年，B52轰炸机撞击帝国州大厦那样，大楼整体并没有坏掉），而底部大量汽油的高温燃烧却是大楼产生整体坍塌的主要原因。

我们应从中吸取哪些教训呢？

①不要盲目地、片面地建造超高层大型建筑。超高层建筑一般说来弊大于利，存在所谓高层综合效应问题（水、暖、电、气问题过于集中排放空调的CO2等）问题，更没有必要盲目追求建造世界第一高建筑，这种建筑容易被

误撞（如帝国州大厦），更有可能成为一次攻击的靶子。

②高层、超高层建筑及大型公共建筑，宜采用钢筋砼结构或钢骨砼结构，而慎用全钢结构。

前面讲过，砼结构能适应高达1300℃、，低达－160℃的高低温工程建筑。为什么2000去年8月间，高约540m的莫斯科奥斯坦基诺电视塔发生火灾烧了一天多才彻底扑灭，而该塔并未倒塌，至今仍正常使用呢？就是因为电视塔的主体结构是钢筋砼结构。日本神户大地震的经验也表明，在强烈地震及发生火灾作用下，性能最好的结构是钢骨砼结构，这是一种具有两者优点的组合结构。

芝加哥约翰·汉考克大厦是19xx年建成的纲结构建筑，100层，高332m，为上小下大截锥体的钢斜撑周边体系，该建筑为最早的巨型桁架结构，是建筑外形美观且结构设计合理的范例。

中国香港的汇丰银行大楼，是另一栋著名的全钢结构大厦。

世界闻名的美国明尼亚波利斯的联邦储备银行大楼，是一栋11层的以钢悬索结构为主体的建筑物。悬索支撑曲线以上的柱子和曲线以下的吊杆。（各层楼面支承在这些柱子和吊杆上）

上海环球金融中心拟建在上海浦东陆家嘴金融区，东方明珠电视塔对面，由95层，高460m塔楼和3层裙房组成。建成后将冲击世界最高记录（目前马来西亚石油双塔大厦450m高）。

在钢结构中，网架、桁架、悬索、索－膜、充气等适应于大跨度屋盖的结构形式，近年来迅速发展。网架，具有空间受力好，重量轻，刚度大，整体性好，稳定性好，抗震性好等优点。

219xx年建成的日本福冈体育馆，其直径222m的屋盖，是世界上最大的

球面网壳，更为著名的是该屋顶具有开合性。

土木工程概论—学习笔记二

我国长春万人体育馆，是19xx年建成的国内最大的网壳工程。

北京工人体育馆建成于19xx年，是我国悬索结构的代表作。

（5）钢－砼组合结构

这种组合可使钢和砼两种材料都取长补短，取得良好的技术经济效果。组合构件有组合板、组合梁、组合柱，其中钢管砼柱的应用已有80多年历史。

上海金茂大厦是中国最高、世界第三高的建筑，也是世界上最高的钢－砼组合结构建筑，总高421m，88层，是中国建筑工程史的里程碑，已嵌入世界名楼的版图。

还有：香港中国银行大厦、深圳地王大厦、上海证券大厦、国西亚图联盟广场二号大楼、深圳赛格广场大厦

（6）索－膜结构

索膜结构是薄膜材料和钢索共同形成的结构形式。分气承式和张拉式两种。

气承式：在薄膜覆盖的空间内充气，利用内外气压差来承受荷载，并与钢索共同形成结构，称为气承式索膜结构。

张拉式：将薄膜与钢索张紧在刚性或柔性的边缘构件上，通过张拉建立预应力，获得确定的形状，称为张拉式索膜结构。

19xx年大阪万国博览会上，美国馆采用了气承式膜结构，首次使用了聚氯乙烯（PVC）为涂层的纤维织物，被认为是第一个现代意义的大跨度膜结构。

日本东京后乐园棒球场，屋盖是钢索与气承膜组成的索膜结构，是日本最轻的屋盖。

19xx年建成的美国丹佛国际机场候机大厅，采用完全封闭的张拉式索膜结构。

19xx年建成的德国慕尼黑奥林匹克体育中心的蓬索式屋盖，也是张力结构。

美国亚特兰大奥运会主体育馆屋顶为索膜结构。

19xx年建成的上海八万人体育场其看台挑蓬的屋面为钢骨架支承的膜结构，是我国首次在大型建筑上采用膜结构。

（7）特种结构

①电视塔：一般为筒体悬臂结构或空间框架结构，按高度排名：世界上前6名为：多伦多塔（553m）、莫斯科塔（537m）、上海东方明珠塔（468m）、吉隆坡塔（421m）、天津天塔（415m）。北京塔（405m）。

②水塔和水池

③烟囱

④筒仓：储存粒状或粉状松散物体的立式容器。

⑤纪念碑：纪念性建筑物，如北京人民英雄纪念碑。

9 、地下建筑工程

（1）简介：建筑在岩石中、土中或水底以下的建筑工程，统称地下建筑工程。

按使用功能分：工业建筑（工厂、电站）；民用建筑（人防、地下商场）；交通运输工程（地铁、隧道）；矿山建筑（矿井）；水工建筑（输水道）；军事工程（指挥所、军火库）及各种公用服务性建筑。

土木工程概论—学习笔记二

优点：可作为防空、防炸设施；形成恒温恒湿防震防振的环境；良好的热稳定性和密闭性。

缺点：对地质条件要求较高；施工比较困难；投资较高。

地下建筑与地上建筑的不同点：主要是与岩土层接触处必须有衬砌结构 的侵入。

3个因素综合决定。为使

衬砌四壁大体受压，而较少受拉、受弯、最适宜的

衬砌外形介于圆形和蛋型之间。

人类在原始时期就利用天然洞穴作为群居、活动场所和居室。我国的地下储粮已有5000多年历史，敦煌、云岗、龙门三大石窟群也是我国古代杰出的地下建筑工程，近代的地下建筑如果从英国1860年、1863年运营的第一条地下铁路算起，至今也只有140年历史。但是由于战争频繁、城市人口增加，环境污染日益严重，以及能源危机等因素影响，地下建筑工程在一些国家得到高速发展。

例如，日本、法国、美国、瑞典、以及我国。

（2）地下铁道：

地下铁道（地铁）是指在城市地下由电力机车牵引的铁路。根据所处位置，可分为：

浅埋地铁；深埋地铁；地面地铁线路段；高架地铁线路段

世界各国的大城市都非常重视地铁建设。据统计，全世界已有81个城市的地铁投入运行，有30多个城市的地铁正在修建和设计中，其中，路网最长的是纽约地铁，通车里程443km。伦敦地铁线路总长408km。我国第一条地铁在北京，网长40多km，全在地下，大部分采用浅埋明控法施工。上海规划到20xx年将建设10条轻轨铁路和6条地铁。

2.2.2桥梁工程

1、引言

桥梁工程，指供公路、城市道路、铁路、渠道、管线等跨越水体、山谷或彼此间相互跨越的工程构筑物，是交通运输中重要的组成部分。

桥梁原始雏形为：堤梁、独木桥、浮桥、石桥。

世界上现存最古老的石桥，在希腊的伯罗奔尼撒半岛，是一座用石块干垒的单孔石拱桥，距今3500年左右。

2、桥梁的组成及分类

现代桥梁多用钢砼，预应力砼和钢材建造，其主要组成部分有桥跨结构（上部结构）：桥面板、梁等；桥墩桥台（下部结构）：是支承桥跨结构的承重构件；墩台基础：是墩、台埋入土中的扩大部分。

桥两端岸边桥台侧墙或八字墙后端点间距离为桥梁全长L；

设计水位至桥跨结构最下缘间距离为桥下净空高度H；

根据《公路工程技术标准》（JTJ001-97）规定，桥梁涵洞按跨度l和桥全长L可分为：

土木工程概论—学习笔记二

涵洞：L＜8m，l＜5m；

小桥：8m≤L≤30m，5m≤l≤20m；

中桥：30m＜L＜100m，20m≤l＜40m;

大桥：100m≤L＜500m，40m≤l＜100m；

特殊大桥：L≥500m，l≥100m；

桥梁工程中的荷载、材料、地基和作用效应等四个基本问题和建筑工程相同，但有以下三种区别：

（1） 活载：主要是铁路和公路车辆荷载，它们是一系列集中力和均布作用

力组成的移动式荷载。

（2） 作用效应：除承受各种荷载引起的拉力、压力、弯距、剪力、扭矩以

外，还要承受由列车和汽车行进中产生的冲击力、离心力、横向摇摆力（列车有）、制动力或牵引力等。

（3） 桥墩、台和基础：与建筑工程相比，桥梁基础埋置较深（因活载强大

和地基的浅层土较软），水中桥墩、台及其基础，要考虑河流冲刷和船只撞击，施工时遇到的技术问题复杂，导致工程量大，工期长，造价高。

桥梁有多种分类方式：

按用途分；按桥梁结构材料分；按桥跨结构分。

按用途分有：铁路桥；公路桥；铁路公路两用桥；城市道路桥（含立交桥）；农村道路桥；人行桥；管线桥；渡槽桥。

按桥身结构材料分有：木桥、污工桥（含砖、石、砼砌块桥）、钢筋砼桥、预应力砼桥、钢桥。

按桥跨结构分有：梁式桥（含筒支梁、连续梁、伸臂梁式）、桁架桥、拱架桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥。

还有浮桥、漫水桥、活动桥。

2.2.3铁路工程

自1825年英国建成了世界上第一条蒸汽机车牵引的铁路起，在其后的100年间，许多国家经历了铁路建设的高潮时期。英、法、德、美等国相继建成了本国四通八达的铁路网。到20世纪80年代，世界铁路总长约130万km。

铁路以其装载量大，全天候运行，快速安全的优势和节省能源，较少污染环境的特点，在世界上各国程度不同的保持着陆上交通运输骨干的作用和潜在的发展势头。

铁路的基本组成――线路、路基、线路上部建筑

铁路基本组成包括：

（1） 线路：是铁路横断面中心线在铁路平面中的位置，以及沿铁路断面中

心线所作的纵断面状况。

（2） 路基：是铁路线路承受轨道和列车荷载的地面结构物。有三种基本型

式：路堤、路堑、半路堤半路堑。

（3） 线路上部建筑：钢轨、轨枕、道床、道岔。

2.2.4水利工程

水利工程概述

水利工程的目的是控制或调整天然水在空间和时间上的分布，防止或减

土木工程概论—学习笔记二

少旱涝、洪水灾害，合理开发和利用水利资源。

水利工程包括：农田水利工程（又称排水灌溉工程）；治河工程；防洪工程；跨流域调水工程；水力发电工程；内河航运工程。

无论治理水害还是开发水利，都需要通过水工建筑物来实现。水工建筑物有3类：挡水建筑物（水坝、河堤）；泄水建筑物（溢洪道、水闸）；专门水工建筑物（水利发电站、升船机、输水渠道）。