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土木工程概论论文

摘要

土木工程（CivilEngineering）是一门工程学科,它与人类的生存和发展息息相关。

她作为最古老的工程之一，既有着悠久的发展史，又有着美好的未来。

材料作为土木工程的物质基础，在工程建设中有着举足轻重的作用。

关键词

土木工程  发展史  材料  结构  现状与展望

 “土木工程”是建造各类工程设施的科学技术的统称。

它既指与人类活动有关的各类工程设施，如建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程等；也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等工程技术活动。

建造工程设施的物质基础是土地、建筑材料、建筑设备和施工机具。

借助于这些物质条件，经济而便捷地建成既能满足人们使用要求和审美要求，又能安全承受各种荷载的工程设施，能够抵御自然或人为的作用力，是土木工程学科的出发点及存在的根本原因，而通过有效的技术途径和组织手段，利用这些物质条件，“好、快、省”地组织人力、财力和物力，把社会所需要的工程设施建造成功，付诸使用，是土木工程的最终归宿。

土木工程的发展史经历了古代、近代和现代三个阶段。

古代的土木工程的历史跨度很长，它大致从旧石器时代（约公元5000年起）到17世纪中叶。

当时的各种设施主要依靠经验，根本没有什么设计理论可言。

所用的材料也是十分简单的自然原料。

如石块、草筋、土抷等。

到了公元前一千年左右才开始采用烧制的砖。

并且，这一时期的工具也是很简单。

尽管如此，我们的老祖宗还是给我们留下了许多有历史价值的建筑，甚至有些工程从现代的角度来看也是非常伟大的、难以现象的。

在西方，最著名的有埃及的金字塔，建于公元前2700年到公元前2600年。

其中以古王国第四王朝法老胡夫的金字塔最大。

该塔塔基是正方形，每边长230.5米，高约146米。

用230余万巨石砌成。

塔内有甬道、石阶、墓室等。

又如希腊的帕特农神庙，古罗马斗兽场等都是令人神往的。

在中国，最著名的当数万里长城。

它东起山海关、四至嘉峪关。

全长5000余公里。

又如公元590年到608年在河北赵县建成的赵州桥。

它为单孔圆弧弓型石拱桥。

全长50.82米，桥面宽10米。

单孔跨度37.02米，矢高7.23米。

用28条并列的石条拱砌成，拱肩上有4 个小拱。

既可减轻桥自重，又便于排泄洪水，且显得美观。

经千余年后尚能正常使用，确实为世界石拱桥的杰作。

近代的土木工程的时间跨度为17世纪中叶到第二次世界大战前后，历时300余年。

在这一时期，土木工程逐渐形成一门独立学科。

与古代的土木工程相比，它有了自己新的特点和提高。

首先，有力学和结构理论作为指导。

如1683年意大利学者伽利略发表了“关于两门新科学的对话”。

1687年牛顿总结出力学三大定理。

1852年法国的纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力法。

其次，砖、瓦、木、石等建筑材料得到日益广泛的使用，混凝土、钢材、钢筋混凝土以及早期的预应力混凝土得到发展。

如1824年波特兰水泥的发明。

1867年钢筋混凝土开始应用于土木工程史上。

1859年火炉炼钢法的成功使得钢材得以大量生产并应用于房屋、桥梁的建筑上。

最后，施工技术进步很大，建造规模日益扩大，建造速度大大加快。

现代的土木工程为20世纪中叶第二次世界大战结束后至今的土木工程。

二战以后，许多国家经济起飞，现代科学技术迅速发展，从而为土木工程的进步发展提供了强大的物质基础和技术手段。

时代的不同，其建筑史的发展也有所差异，此时期的建筑具有以下特点：

土木工程功能化；城市建设立体化；交通运输高速化。

由于社会发展出现了以上3方面的要求，必然使得构成土木工程的3 个要素：

材料、施工和理论也要出有新的发展趋势，即建筑材料的轻质高强化，施工过程的工业化、装配化，设计理论的精确化、科学化。

“材料，施工，理论”是土木工程的三要素。

正是这三要素的相互影响和促进，才有了土木工程的不断发展，而其中又以材料最为关键。

材料是指应用于土木工程建设中的无机材料，有机材料和复合材料的总称。

材料作为土木工程的三大要素之首在建设工程中有着举足轻重的地位：

首先，土木工程材料是建设工程的物质基础。

其次，土木工程材料与建筑结构和施工之间存在着相互促进、相互依赖的密切关系。

另外，建筑物的功能和使用寿命在很大程度上取决于土木工程材料的性能。

再着，建设工程的质量在很大程度上取决于材料的质量。

最后，建筑物的可靠度评价在很大程度上依存于材料可靠度的评价。

材料的发展既标志着人类文明的进步，也标志着土木工程建设事业的进步。

建筑材料在建筑中也有着举足轻重的作用。

建筑材料是随着人类社会生产力和科学技术的提高而逐步发展起来的。

人类最早穴居巢处，几乎没有建筑材料的概念，后进入到石器铁器时代，开始掘土凿石为洞，伐木搭竹为棚，利用最原始的材料建造最简陋的房屋。

后来，用黏土烧制砖瓦，用岩石制石灰，石膏，建筑材料从天然进入了人工阶段，为建造教大的房屋创造了条件。

18世纪后，科学技术的发展促使建筑材料进入了一个新的发展阶段，钢铁，水泥，混凝土及其他材料的相继问世，为现代的建筑奠定了基础。

20世纪后，建材性能和质量的弊端改善，品种的不断增加，以有机材料为主的化学建材异军突起，一些具有特殊功能的建材如绝热材料，吸声隔热材料，耐火防火材料，防水抗渗材料，防爆防辐射材料应运而生，这些材料为房屋建筑提供了强有力的物质保障。

现在的建筑中，工程质量的优劣通常与所采用材料的优劣，性能及使用的合理与否有直接的联系，在满足相同技术指标和质量要求的前提下，选择不同的材料不同的使用方法，都对工程的造价有直接的影响。

按材料分类，工程的结构有木结构、生土结构、砌体结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构、钢结构、薄膜充气结构。

其中，在现代化建筑中主要采用钢结构、混凝土结构。

钢结构是由钢筋构件制成的工程结构。

构件之间用焊接，螺栓或铆钉连接，与其他结构形式诸如钢筋混凝土结构，木结构和砖石结构相比，钢结构在结构形式，构件的计算方法，连接的计算与构件处理等方面都有显著的特点。

钢结构内在的特性是由其原材料及加工过程决定的。

钢结构的特点有：

1.强度高，重量轻。

与其它材料相比强度要高得多。

在同样的荷载条件下，钢结构构件截面小，自重轻，构件重量轻也利于运输和安装。

2.材质均匀，可靠性高。

钢结构在冶炼和轧制过程中，质量得到严格控制，材质波动范围很小。

钢材组织均匀，接近于各向同性，其实际工作性能与构件计算理论符合较好，所以其可靠性较高。

3.塑性韧性好。

建筑工程中钢结构所选用的钢材都是有很好的塑性，在拉力作用下，应力—应变曲线有明显的屈服点和一段屈服平台，然后进入强化阶段。

结构在一般工作条件下，不会因为超载而突然断裂。

构件采用工厂制造，采用机械化程度高的专业化生产有严格的工艺要求，制造精确度高，周期短。

钢结构以其优越的性能在高层超高层建筑中担当着重要的角色，至1998年，我国已建成的300米以上的建筑有3座，其中2座为钢架加钢筋混凝土或劲性混凝土核心的筒结构。

利用水泥掺以级配合理的粗细骨料，加水拌合并浇筑在模型之中，经硬化后就可以得到人们所需要的各种形状的人工石料——混凝土。

它的抗压能力较强但抗拉能力较弱，为了克服这个缺陷，人们就自然地想到利用抗拉强度很高的钢筋来弥补。

钢筋混凝土结构的优点：

1.可以就地取材2.耐久性好3.耐火性好4.整体性强5.可模性好。

凭借其优点，在现代建筑中钢筋混凝土得到了大量的运用。

房屋建筑方面：

我国20世纪90年代建成的广州国际大厦（高200米，地上63层，地下2层）、1990年建成于美国芝加哥的威可德赖夫大楼（高296米，63层）、德国的密思垛大厦（高256米，70层）香港中心大厦（高374米，78层）等采用了混凝土结构。

桥梁方工程面：

香港的青马大桥，跨度1377米。

桥体为悬索结构，其中支撑悬索的两端立塔高202米，是混凝土结构。

又如上海杨浦大桥，主跨602米，为斜拉桥其桥塔和桥面均为混凝土结构。

水利及其他工程方面：

我国的龙羊峡水电站拦河大坝也为混凝土结构重力坝，坝高178米，坝顶宽15米，坝底宽80米，坝长393.34米。

是我国目前以建坝中最高的。

又如长江葛洲坝水利枢纽工程，发电能力271.5万千瓦，库容量15.8亿立方米，整个工程混凝土用量达983万立方米。

面对群起而立的高楼大厦、阡陌交通的道路，确实令人欣慰。

但是，我们也必须清楚地认识到面临的危急形势：

地球上居住人口剧增；土地资源有限；生态环境受到严重破坏；土地荒漠化；工业革命以来一次次的重大变革；工业迅速发展；航空、航天事业等高科技事业的发展。

况且，土木工程作为古老的工程技术之一，它的发展受传统观念的影响很深，发展速度也较其他的工程缓慢。

为了争取生存的空间、为了争取舒适的环境，土木工程需要在以下几方面大力发展：

1、材料向高性能、多品种和组合利用方向发展。

2、目向更高、更快、更深的方向发展。

3、可持续的土木工程。

4、发展计算机技术在土木工程中的应用。

5、技术和生产方式发生重大变化。

6、改善和提高人们的生活水平和工作质量。

7、洋和沙漠进军。

参考文献：

《土木工程（专业）概论》 罗福午 主编 武汉理工大学出版社

《钢结构设计原理》       吴建有 主编 中国建材工业出版社

《钢筋混凝土结构》       曹声远 主编 湖南大学出版社

《土木工程材料》         钟晓清 主编 浙江大学出版社

《混凝土结构》           吴培明 主编 武汉理工大学出版社