土木工程的发展历史共21页文档Word文档格式.docx

1、”接着幼儿听到雷声惊叫起来，我抓住时机说：“这就是雷声隆隆。”一会儿下起了大雨，我问：“雨下得怎样?”幼儿说大极了，我就舀一盆水往下一倒，作比较观察，让幼儿掌握“倾盆大雨”这个词。雨后，我又带幼儿观察晴朗的天空，朗诵自编的一首儿歌：“蓝天高，白云飘，鸟儿飞，树儿摇，太阳公公咪咪笑。”这样抓住特征见景生情，幼儿不仅印象深刻，对雷雨前后气象变化的词语学得快，记得牢，而且会应用。我还在观察的基础上，引导幼儿联想，让他们与以往学的词语、生活经验联系起来，在发展想象力中发展语言。如啄木鸟的嘴是长长的，尖尖的，硬硬的，像医生用的手术刀样，给大树开刀治病。通过联想，幼儿能够生动形象地描述观察对象。 土木工程

2、发展简史 - 正文家庭是幼儿语言活动的重要环境，为了与家长配合做好幼儿阅读训练工作，孩子一入园就召开家长会，给家长提出早期抓好幼儿阅读的要求。我把幼儿在园里的阅读活动及阅读情况及时传递给家长，要求孩子回家向家长朗诵儿歌，表演故事。我和家长共同配合，一道训练，幼儿的阅读能力提高很快。 引言古代土木工程萌芽时期形成时期发达时期近代土木工程奠基时期进步时期成熟时期现代土木工程工程功能化城市立体化交通高速化材料轻质高强化施工过程工业化理论研究精密化引言人类出现以来，为了满足住和行以及生产活动的需要，从构木为巢、掘土为穴的原始操作开始，到今天能建造摩天大厦、万米长桥,以至移山填海的宏伟工程,经历了漫长的

3、发展过程。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。人类最初居无定所，利用天然掩蔽物作为居处，农业出现以后需要定居，出现了原始村落，土木工程开始了它的萌芽时期。随着古代文明的发展和社会进步，古代土木工程经历了它的形成时期和发达时期，不过因受到社会经济条件的

4、制约，发展颇不平衡。古代的无数伟大工程建设，是灿烂古代文明的重要组成部分。古代土木工程最初完全采用天然材料，后来出现人工烧制的瓦和砖，这是土木工程发展史上的一件大事。古代的土木工程实践应用简单的工具，依靠手工劳动，并没有系统的理论，但通过经验的积累，逐步形成了指导工程实践的成规。15世纪以后，近代自然科学的诞生和发展，是近代土木工程出现的先声，是它开始在理论上的奠基时期。17世纪中叶，伽利略开始对结构进行定量分析，被认为是土木工程进入近代的标志。从此土木工程成为有理论基础的独立的学科。18世纪下半叶开始的产业革命，使以蒸汽和电力为动力的机械先后进入了土木工程领域，施工工艺和工具都发生了变革。近

5、代工业生产出新的工程材料钢铁和水泥,土木工程发生了深刻的变化,使钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构相继在土木工程中广泛应用。第一次世界大战后，近代土木工程在理论和实践上都臻于成熟，可称为成熟时期。近代土木工程几百年的发展，在规模和速度上都大大超过了古代。第二次世界大战后，现代科学技术飞速发展，土木工程也进入了一个新时代。现代土木工程所经历的时间尽管只有几十年，但以计算机技术广泛应用为代表的现代科学技术的发展，使土木工程领域出现了崭新的面貌。现代土木工程的新特征是工程功能化、城市立体化和交通高速化等。土木工程在材料、施工、理论三个方面也出现了新趋势，即材料轻质高强化、施工过程工业化和理论研

6、究精密化。土木工程具有综合性、实践性、社会性等属性，牵涉面十分广阔，这个简史只是就发展的某些侧面作概略的描述。土木工程的内涵 土木工程既是一种工程分科，也是一种学科。说它是工程分科，是指用石材、砖、砂浆、水泥、混凝土、钢材、钢筋混凝土、木材、建筑塑料、铝合金、钢化玻璃、沥青等建筑材料修建房屋、铁路、道路、隧道、运河、堤坝、港口、地铁等工程的生产活动和工程技术。工程人员在做各种工程时，需要勘测、设计、开发、施工、保养、维修等活动及其相应的工程技术。它是一种学科，常称为土木工程学，是指利用数学、物理、化学等基础科学知识，力学、材料学等技术科学知识以及土木工程方面的工程技术知识来研究、设计、修建各种

7、建筑物和各种构筑物的一门科学。建筑物（通称建筑）是指人们赖以生活、生产或去其他活动的房屋或场所，如工业建筑、民用建筑、农业建筑等;构筑物指一般指人们不直接在其内进行生产及生活活动的建筑物，如烟囱、水塔、堤坝、:自动扶梯、高架游艺设备的水槽、惯性运转设施等。 可见，土木工程是一种与人们的衣食住行密切相连的工程。它的英文翻译为Civil Engineering,直译为“民用工程”。在英语中，历史上土木工程、电气工程、机械工程、化工工程都属于Civil Engineering,它们有一个共同的特性：民用性。后来，随着社会的进步，科技的发展，机械，化工、以及电气都已发展成独立的学科，Civil Eng

8、ineering便成为土木工程的专有名词。 无论哪种土木工程都将受到自然界及人为的作用，例如雪，地震，温度变化等等。那么，土木工程应当具备抵御各种作用的能力。 人类利用土地、材料及各种施工工具来建造各种土木工程。利用这些物质条件，人们建造出各种安全，实用，耐久的建筑物或是构筑物。土木工程虽是一门很古老的学科，但随着社会的进步，经济的建设，科技的发展，土木工程也在不断地发展，不断地深化。古代土木工程土木工程的古代时期是从新石器时代（大约公元前5000年起）开始至17世纪中叶。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萌芽时期、形成时期和发达时期。萌芽时期大致在新石器时代，

9、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，开始了人类最早的土木工程活动。初期建造的住所因地理、气候等自然条件的差异，仅有“窟穴”和“橧巢”两种类型。在北方气候寒冷干燥地区多为穴居，在山坡上挖造横穴，在平地则挖造袋穴。后来穴的面积逐渐扩大，深度逐渐减小。在中国黄河流域的仰韶文化遗址（约公元前5000前3000年）中，遗存有浅穴和地面建筑，建筑平面有圆形、方形和多室联排的矩形。西安半坡村遗址（约公元前4800前3600

10、年）有很多圆形房屋，直径为56米,室内竖有木柱,以支顶上部屋顶，四周密排一圈小木柱，既起承托屋檐的结构作用,又是维护结构的龙骨；还有的是方形房屋,其承重方式完全依靠骨架，柱子纵横排列，这是木骨架的雏形。当时的柱脚均埋在土中，木杆件之间用绑扎结合，墙壁抹草泥，屋顶铺盖茅草或抹泥。在西伯利亚发现用兽骨、北方鹿角架起的半地穴式住所。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

11、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。在地势低洼的河流湖泊附近，则从构木为巢发展为用树枝、树干搭成架空窝棚或地窝棚，以后又发展为栽桩架屋的干栏式建筑。中国浙江吴兴钱山漾遗址（约公元前3000年）,是在密桩上架木梁,上铺悬空的地板。西欧一些地方也出现过相似的做法，今瑞士境内保存着湖居人在湖中木桩上构筑的房屋。浙江余姚河姆渡新石器时代遗址（约公元前5000前3300年）中,有跨距达56米、联排67间的房屋,底层架空（属于干栏式建筑形式），构件之结点主要是绑扎结合，但个别建筑已使用榫卯结合。在没有金属工具的条件下，用石制工具凿出各种榫卯是很困难的,这种榫卯结合的方法代代相传,延续到

12、后世，为以木结构为主流的中国古建筑开创了先例。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）土木工程发展简史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

13、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。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

14、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。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,是中国最早的多首制灌溉工程。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。在大规模的水利工程、城市防护建设和交通工程中，创造了形式多样的桥梁。公元前12世纪初，中国在渭河上架设浮桥，是中国最早在大河

15、上架设的桥梁。再如在引漳灌邺工程中，在汾河上建成30个墩柱的密柱木梁桥；在都江堰工程中，为了提供行船的通道，架设了索桥。中国利用黄土高原的黄土为材料创造的夯土技术，在中国土木工程技术发展史上占有很重要的地位（见中国古代土结构）。最早在甘肃大地湾新石器时期的大型建筑就用了夯土墙。河南偃师二里头有早商的夯筑筏式浅基础宫殿群遗址，以及郑州发现的商朝中期版筑城墙遗址、安阳殷墟（约公元前1100年）的夯土台基，都说明当时的夯土技术已成熟。以后相当长的时期里，中国的房屋等建筑都用夯土基础和夯土墙壁。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

16、,留存至今,成为举世闻名的长城。中国的房屋建筑主要使用木构架结构。在商朝首都宫室遗址中，残存有一定间距和直线行列的石柱础，柱础上有铜锧，柱础旁有木柱的烬余，说明当时已有相当大的木构架建筑。考工记匠人中有“殷人四阿重屋”的记载,可知当时已有两层楼,四阿顶的建筑了。西周的青铜器上也铸有柱上置栌斗的木构架形象，说明当时在梁柱结合处已使用“斗”，做过渡层，柱间联系构件“额枋”也已形成。这时的木构架已开始有中国传统使用的柱、额、梁、枋、斗栱等。中国在西周时代已出现陶制房屋版瓦、筒瓦、人字形断面的脊瓦和瓦钉，解决了屋面防水问题。春秋时期出现陶制下水管、陶制井圈和青铜制杆件结合构件。在美索不达米亚（两河流域

17、），制土坯和砌券拱的技术历史悠久。公元前8世纪建成的亚述国王萨尔贡二世宫,是用土坯砌墙、用石板、砖、琉璃贴面。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。希腊早期的神庙建筑用木屋架和土坯建造，屋顶荷重不用木柱支承，而是用墙壁和石柱承重。约在公元前7世纪，大部分神庙已改用石

18、料建造。公元前5世纪建成的雅典卫城，在建筑、庙宇、柱式等方面都具有极高的水平。其中，如巴台农神庙全用白色大理石砌筑，庙宇宏大，石质梁柱结构精美，是典型的列柱围廊式建筑。在城市建设方面，早在公元前 2千年前后，印度建摩亨朱达罗城， 城市布局有条理， 方格道路网主次分明，阴沟排水系统完备。中国现存的春秋战国遗址证实了考工记中有关周朝都城“方九里、旁三门,国（都城）中九经九纬（纵横干道各九条）,经涂九轨（南北方向的干道可九车并行），左祖右社（东设皇家祭祖先的太庙，西设祭国土的坛台），面朝后市（城中前为朝廷，后为市肆）”的记载。这时中国的城市已有相当的规模，如齐国的临淄城，宽3公里，长4公里,城濠上建

19、有8米多跨度的简支木桥，桥两端为石块和夯土制作的桥台。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

20、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。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（见中国古代木结构）。根据气候和木材产地的不同情况,在汉代即分为抬梁、穿斗、井干三种不同的结构方式，其中以抬梁式为最普遍。在平面上形成柱网，柱网之间可按需要砌墙和安门窗。房屋的墙壁不承担屋顶和楼面的荷重，使墙壁有极大的灵活性。在宫殿、庙宇等高级建筑的柱上和檐枋间安装斗栱。佛教建筑是中国东汉以来建筑活动中的一个重要方面,南北朝和唐朝大量兴建佛寺。公元8世纪建的山西五台山南禅寺

21、正殿和公元9世纪建的佛光寺大殿,是遗留至今较完整的中国木构架建筑。中国佛教建筑对于日本等国也有很大影响。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

22、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。 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）早在公元前 4世纪，罗马采用券拱技术砌筑下水道、隧道、渡槽等土木工程，在建筑工

23、程方面继承和发展了古希腊的传统柱式。公元前2世纪,用石灰和火山灰的混合物作胶凝材料（后称罗马水泥）制成的天然混凝土，广泛应用，有力地推动了古罗马的券拱结构的大发展。公元前1世纪,在券拱技术基础上又发展了十字拱和穹顶。公元2世纪时,在陵墓、城墙、水道、桥梁等工程上大量使用发券。券拱结构与天然混凝土并用，其跨越距离和覆盖空间比梁柱结构要大得多，如万神庙（120124年）的圆形正殿屋顶，直径为43.43米,是古代最大的圆顶庙。卡拉卡拉浴室（211217年）采用十字拱和拱券平衡体系。古罗马的公共建筑类型多，结构设计、施工水平高，样式手法丰富，并初步建立了土木建筑科学理论，如维特鲁威著建筑十书（公元前

24、1世纪）奠定了欧洲土木建筑科学的体系，系统地总结了古希腊、罗马的建筑实践经验。古罗马的技术成就对欧洲土木建筑的发展有深远影响。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。在城市建设方面，中国隋朝在汉长安城的东南，由宇文恺规划、兴建大兴城。唐朝复名为长安城，陆续改建，南北长9.72公里，东西宽8.65公里，按方整对称的原则，将宫城和皇城放在

25、全城的主要位置上，按纵横相交的棋盘形街道布局，将其余部分划为108个里坊,分区明确、 街道整齐。 对城市的地形、水源、交通、防御、文化、商业和居住条件等，都作了周密的考虑。它的规划、设计为日本建设平安京（今京都）所借鉴。在土木工程工艺技术方面也有进步。分工日益细致，工种已分化出木作（大木作、小木作）、瓦作、泥作、土作、雕作、旋作、彩画作和窑作（烧砖、瓦）等。到15世纪意大利的有些工程设计，已由过去的行会师傅和手工业匠人逐渐转向出身于工匠而知识化了的建筑师、工程师来承担。出现了多种仪器，如抄平水准设备、度量外圆和内圆及方角等几何形状的器具“规”和“矩”。计算方法方面的进步，已能绘制平面、立面、剖

26、面和细部大样等详图，并且用模型设计的表现方法。大量的工程实践促进人们认识的深化，编写出了许多优秀的土木工程著作，出现了众多的优秀工匠和技术人才，如中国宋喻皓著木经、李诫著营造法式，以及意大利文艺复兴时期阿尔贝蒂著论建筑等。欧洲于12世纪以后兴起的哥特式建筑结构，到中世纪后期已经有了初步的理论，其计算方法也有专门的记录。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

27、、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、进步时期和成熟时期三个阶段。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

28、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。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