我对土木工程的认识.pptx

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我对土木工程的认识土木工程的历史与发展目录引言1古代土木工程2近代土木工程3现代土木工程4土木工程的未来蓝图5小结引言土木工程土木工程的发展贯通古今，它同社会、经济，特别是与科学、技术的发展有密切联系。

土木工程内涵丰富，而就其本身而言，则主要是围绕着材料、施工、理论三个方面的演变而不断发展的。

为便于叙述，权且将土木工程发展史划为古代土木工程、近代土木工程和现代土木工程三个时代。

以17世纪工程结构开始有定量分析，作为近代土木工程时代的开端；把第二次世界大战后科学技术的突飞猛进，作为现代土木工程时代的起点。

古代土木工程土木工程的古代时期是从新石器时代开始的。

随着人类文明的进步和生土木工程的古代时期是从新石器时代开始的。

随着人类文明的进步和生产经验的积累，古代土木工程的发展大体上可分为产经验的积累，古代土木工程的发展大体上可分为萌芽时期萌芽时期、形成时期形成时期和和发达时期发达时期。

萌萌芽时期芽时期大致在新石器时代，原始人为避风雨、防兽害，利用天然大致在新石器时代，原始人为避风雨、防兽害，利用天然的掩蔽物，例如山洞和森林作为住处。

当人们学会播种收获、驯养动物以的掩蔽物，例如山洞和森林作为住处。

当人们学会播种收获、驯养动物以后，天然的山洞和森林已不能满足需要，于是使用简单的木、石、骨制工后，天然的山洞和森林已不能满足需要，于是使用简单的木、石、骨制工具，伐木采石，以粘土、木材和石头等，模仿天然掩蔽物建造居住场所，具，伐木采石，以粘土、木材和石头等，模仿天然掩蔽物建造居住场所，开始了人类最早的土木工程活动。

开始了人类最早的土木工程活动。

古代土木工程新石器时代已有了基础工程的萌芽，柱洞里填有碎陶片或鹅卵石，即是柱础石的雏形。

洛阳王湾的仰韶文化遗址（约公元前4000前3000年）中，有一座面积约200米2的房屋，墙下挖有基槽，槽内填卵石，这是墙基的雏形。

在尼罗河流域的埃及，新石器时代的住宅是用木材或卵石做成墙基，上面造木构架，以芦苇束编墙或土坯砌墙，用密排圆木或芦苇束做屋顶古代土木工程随着氏族群体日益繁衍，人们聚居在一起，共同劳动和生活。

从中国西安半坡村遗址还可看到有条不紊的聚落布局，在浐河东岸的台地上遗存有密集排列的4050座住房，在其中心部分有一座规模相当大的（平面约为12.514米）房屋，可能是会堂。

各房屋之间筑有夯土道路,居住区周围挖有深、宽各约5米的防范袭击的大壕沟，上面架有独木桥。

（见彩图）古代土木工程这时期的土木工程还只是使用石斧、石刀、石锛、石凿等简单的工具，所用的材料都是取自当地的天然材料，如茅草、竹、芦苇、树枝、树皮和树叶、砾石、泥土等。

掌握了伐木技术以后，就使用较大的树干做骨架；有了锻烧加工技术,就使用红烧土、白灰粉、土坯等,并逐渐懂得使用草筋泥、混合土等复合材料。

人们开始使用简单的工具和天然材料建房、筑路、挖渠、造桥，土木工程完成了从无到有的萌芽阶段。

古代土木工程形形成时期随着生产力的发展，农业、手工业开始分工。

大约自公元前3千年，在材料方面,开始出现经过烧制加工的瓦和砖；在构造方面，形成木构架、石梁柱、券拱等结构体系；在工程内容方面，有宫室、陵墓、庙堂，还有许多较大型的道路、桥梁、水利等工程；在工具方面，美索不达米亚（两河流域）和埃及在公元前3千年，中国在商代（公元前16前11世纪），开始使用青铜制的斧、凿、钻、锯、刀、铲等工具。

后来铁制工具逐步推广，并有简单的施工机械，也有了经验总结及形象描述的土木工程著作。

公元前5世纪成书的考工记记述了木工、金工等工艺，以及城市、宫殿、房屋建筑规范，对后世的宫殿、城池及祭祀建筑的布局有很大影响。

在一些国家或地区已形成早期的土木工程。

古代土木工程中国在公元前21世纪，传说中的夏代部落领袖禹用疏导方法治理洪水，挖掘沟洫,进行灌溉。

公元前5前4世纪,在今河北临漳,西门豹主持修筑引漳灌邺工程,是中国最早的首制灌溉工程。

公元前3世纪中叶,在今四川灌县,李冰父子主持修建都江堰,解决围堰、防洪、灌溉以及水陆交通问题，是世界上最早的综合性大型水利工程。

（见彩图）古代土木工程埃及人在公元前3千年进行了大规模的水利工程以及神庙和金字塔的修建中，积累和运用了几何学、测量学方面的知识，使用了起重运输工具，组织了大规模协作劳动。

公元前27前26世纪，埃及建造了世界最大的帝王陵墓建筑群吉萨金字塔群（参见彩图）。

这些金字塔，在建筑上计算准确，施工精细，规模宏大。

建造了大量的宫殿和神庙建筑群，如公元前16前4世纪在底比斯等地建造的凯尔奈克神庙建筑群。

古代土木工程春秋战国时期,战争频繁,广泛用夯土筑城防敌。

秦代在魏、燕、赵三国夯土长城基础上筑成万里长城，后经历代多次修筑,留存至今,成为举世闻名的长城。

（见彩图）古代土木工程发达时期由于铁制工具的普遍使用，提高了工效；工程材料中逐渐增添复合材料；工程内容则根据社会的发展,道路、桥梁、水利、排水等工程日益增加,大规模营建了宫殿、寺庙，因而专业分工日益细致，技术日益精湛,从设计到施工已有一套成熟的经验:

运用标准化的配件方法加速了设计进度，多数构件都可以按“材”或“斗口”、“柱径”的模数进行加工；用预制构件，现场安装，以缩短工期；统一筹划，提高效益，如中国北宋的汴京宫殿，施工时先挖河引水，为施工运料和供水提供方便，竣工时用渣土填河；改进当时的吊装方法，用木材制成“戥”和绞磨等起重工具，可以吊起三百多吨重的巨材，如北京故宫三台的雕龙御路石以及罗马圣彼得大教堂前的方尖碑等。

古代土木工程建筑工程中国古代房屋建筑主要是采用木结构体系，欧洲古代房屋建筑则以石拱结构为主。

木结构。

中国古建筑在这一时期又出现了与木结构相适应的建筑风格,形成独特的中国木结构体系古代土木工程砖石结构。

约自公元1世纪,中国东汉时,砖石结构有所发展（见中国古代石结构、中国古代砖结构。

在汉墓中已可见到从梁式空心砖逐渐发展为券拱和穹窿顶。

根据荷载的情况，有单拱券、双层拱券和多层券。

每层券上卧铺一层条砖，移为“伏”。

这种券伏相结合的方法在后来的发券工程中普遍采用。

自公元4世纪北魏中期，砖石结构已用于地面上的砖塔、石塔建筑以及石桥等方面。

公元6世纪建于河南登封县的嵩岳寺塔,是中国现存最早的密檐砖塔。

（见彩图）中中世纪西欧各国的建筑，意大利仍继承罗马的风格，以比萨大教堂建筑群（1113世纪）为代表；其他各国则以法国为中心，发展了哥特式教堂建筑的新结构体系。

哥特式建筑采用骨架券为拱顶的承重构件，飞券扶壁抵挡拱脚的侧推力，并使用二圆心尖券和尖拱。

巴黎圣母院（11631271年）的圣母教堂是早期哥特式教堂建筑的代表。

（见彩图）古代土木工程其其他土木工程发达时期的其他土木工程也有很多重大成就。

秦朝在统一中国的过程中，运用各地不同的建设经验，开辟了联接咸阳各宫殿和苑囿的大道，以咸阳为中心修筑了通向全国的驰道，主要线路宽50步，统一了车轨，形成了全国规模的交通网。

比中国的秦驰道早些，在欧洲，罗马建设了以罗马城为中心，包括有29条辐射主干道和322条联络干道，总长达78000公里的罗马大道网。

汉代的道路约达30万里以上，为了越过高峻的山峦，修建了褒斜道、子午道，恢复了金牛道等许多著名栈道，所谓“栈道千里，通于蜀汉”。

随着道路的发展，在通过河流时需要架桥渡河，当时桥的构造已有许多种形式。

秦始皇为了沟通渭河两岸的宫室，首先营建咸阳渭河桥,为68跨的木构梁式桥,是秦汉史籍记载中最大的一座木桥。

还有留存至今的世界著名隋代单孔圆弧弓形敞肩石拱桥赵州桥。

（见彩图）古代土木工程佛塔的建造促进了高层木结构的发展,公元2世纪末，徐州浮屠寺塔的“上累金盘,下为重楼”,是在吸收、融合和创造的过程中，把具有宗教意义的印度窣堵坡竖在楼阁之上（称为刹），形成楼阁式木塔。

公元11世纪建成山西应县佛宫寺释迦塔（应县木塔）,塔高67.3米,八角形，底层直径30.27米,每层用梁柱斗拱组合为自成体系的完整、稳定的构架,9层的结构中有8层是用3米左右的柱子支顶重叠而成，充分做到了小材大用。

塔身采用内外两环柱网，各层柱子都向中心略倾（侧脚），各柱的上端均铺斗拱，用交圈的扶壁拱组成双层套筒式的结构。

这座木塔不仅是世界上现存最高的木结构之一，而且在杆件和组合设计上，也隐涵着对结构力学的巧妙运用。

（见彩图）古代土木工程这个时期水利工程也有新的成就。

公元前3世纪,中国秦代在今广西兴安开凿灵渠，总长34公里，落差32米，沟通湘江、漓江,联系长江、珠江水系,后建成能使“湘漓分流”的水利工程。

公元前3公元2世纪之间，古罗马采用券拱技术筑成隧道、石砌渡槽等城市输水道11条，总长530公里。

其中如尼姆城的加尔河谷输水道桥（公元1世纪建）,有268.8米长的一段是架在3层叠合的连续券上（见彩图）。

公元7世纪初,中国隋代开凿了世界历史上最长的大运河，共长2500公里，13世纪元代兴建大都（今北京），科学家郭守敬进行了元大都水系的规划，由北部山中引水，汇合西山泉水汇成湖泊，流入通惠河。

这样可以截留大量水源，既解决了都城的用水，又接通了从都城向南直达杭州的南北大运河。

近代土木工程从17世纪中叶到20世纪中叶的300年间,是土木工程发展史中迅猛前进的阶段。

这个时期土木工程的主要特征是：

在材料方面,由木材、石料、砖瓦为主,到开始并日益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土；在理论方面，材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，设计理论的发展保证了工程结构的安全和人力物力的节约；在施工方面，由于不断出现新的工艺和新的机械，施工技术进步，建造规模扩大，建造速度加快了。

在这种情况下，土木工程逐渐发展到包括房屋、道路、桥梁、铁路、隧道、港口、市政、卫生等工程建筑和工程设施，不仅能够在地面，而且有些工程还能在地下或水域内修建。

土木工程在这一时期的发展可分为奠基时期奠基时期、进步时期进步时期和成熟时期成熟时期三个阶段近代土木工程奠基时期17世纪到18世纪下半叶是近代科学的奠基时期，也是近代土木工程的奠基时期。

伽利略、I.牛顿等所阐述的力学原理是近代土木工程发展的起点。

意大利学者伽利略在1638年出版的著作关于两门新科学的谈话和数学证明中，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。

这本书是材料力学领域中的第一本著作，也是弹性体力学史的开端。

1687年牛顿总结的力学运动三大定律是自然科学发展史的一个里程碑，直到现在还是土木工程设计理论的基础。

瑞士数学家L.欧拉在1744年出版的曲线的变分法建立了柱的压屈公式,算出了柱的临界压曲荷载，这个公式在分析工程构筑物的弹性稳定方面得到了广泛的应用。

法国工程师C.-A.de库仑1773年写的著名论文建筑静力学各种问题极大极小法则的应用，说明了材料的强度理论、梁的弯曲理论、挡土墙上的土压力理论及拱的计算理论。

这些近代科学奠基人突破了以现象描述、经验总结为主的古代科学的框框，创造出比较严密的逻辑理论体系，加之对工程实践有指导意义的复形理论、振动理论、弹性稳定理论等在18世纪相继产生，这就促使土木工程向深度和广度发展近代土木工程尽尽管同土木工程有关的基础理论已经出现，但就建筑物的材料和工艺看，仍属于古代的范畴，如中国的雍和宫、法国的罗浮宫、印度的泰姬陵（见彩图）、俄国的冬宫等。

土木工程实践的近代化，还有待于产业革命的推动。

近代土木工程进进步时期18世纪下半叶，世纪下半叶，J.瓦特对蒸汽机作了根本性瓦特对蒸汽机作了根本性的改进。

蒸汽机的使用推进了产业革命。

规模宏大的产业革的改进。

蒸汽机的使用推进了产业革命。

规模宏大的产业革命，为土木工程提供了多种性能优良的建筑材料及施工机具，命，为土木工程提供了多种性能优良的建筑材料及施工机具，也对土木工程提出新的需求，从而促使土木工程以空前的速也对土木工程提出新的需求，从而促使土木工程以空前的速度向前迈进。

度向前迈进。

近代土木工程土土木工程的施工方法在这个时期开始了机械化和电气化的进程。

蒸汽机逐步应用于抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等作业。

19世纪60年代内燃机问世和70年代电机出现后，很快就创制出各种各样的起重运输、材料加工、现场施工用的专用机械和