土木工程概论教案(史上最全面)Word文档格式.doc
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（2）可行性研究
项目建议书一经批准后，可以进行详细的可行性研究工作，包括：
①项目建设规划、②产品方案、市场预测和确定的依据；
③技术工艺、主要设备、建设标准；
④资源、原材料、燃料供应、动力、运输、供水等协作配合条件；
⑤建设地点、厂区布置方案、占地面积；
⑥项目设计方案，协作配套工程；
⑦环保、防震等要求；
⑧劳动定员和人员培训；
⑨建设工期和实施进度；
⑩投资估算和资金筹措方式；
经济效益和社会效益。
•（3）设计工作阶段
按照批准的可行性研究报告内容和要求，项目法人单位通过招标投标择优选择设计单位后，进行设计、编制设计文件。
根据建设项目的不同情况，设计过程一般划分两个阶段，即初步设计和施工图设计，重大项目和技术复杂项目，可根据不同行业的特点和需要，增加技术设计阶段。
•（4）建设准备阶段
建设准备，指项目在开工之前要切实做好的各项准备工作。
主要工作内容包括：
①征地、拆迁和场地平整；
②完成施工用水、电、路等工程；
③组织设备、材料订货；
④准备必要的施工图纸；
⑤组织施工招投标，择优选定施工单位。
•（5）建设实施阶段
①新开工建设时间
②年度基本建设投资额
③生产准备
•（6）投产验收阶段
竣工验收是工程建设过程的最后一环，是全面考核基本建设成果、检验设计和工程质量的重要步骤。
也是基本建设转入生产或使用的标志。
通过竣工验收，一是检验设计和工程质量，保证项目投设计要求的技术经济指标正常生产；
二是有关部门和单位可以总结经验教训；
三是建设单位对经验收合格的项目可以及时移交固定资产，使其由基建系统转入生产系统或投入使用。
①竣工验收的范围和标准
②申报竣工验收的准备工作
③竣工验收的程序和组织
•“豆腐渣”工程：
指设计不符合要求，甚至错误或材料不合格以及质量低劣，存在隐患的土建工程。
•1976年我国唐山发生里氏7.8级的强烈地震，导致24万人遇难。
一、灾害的原因
灾害有由于自然原因和社会原因所引起。
二、地震及地震预报
1、一般情况
2、抗震控制设计
三、其他灾害
1、关于风灾
2、关于火灾
3、关于水灾、旱灾
4、关于污染
5、交通事故
•主要原则与基本思想
•1.可持续发展的三个原则:
公平性原则,持续性原则,共同性原则
•2.公平性原则的三层含义:
•1）代内公平,即本代人之间的公平;
•2）代际公平,即几代人之间的公平;
•3）公平分配有限的资源
（3）淡水受到威胁。
在发展中国家，80%－90%的疾病和1/3以上死亡者的死因都与受细菌感染或受化学污染的水有关。
现在，每天有2.5万名男人和妇孺死于通过水传染的疾病。
（4）气候变化和能源浪费温室效应严重威胁着整个人类。
据2500名有代表性的专家预计，海平面将升高。
气温的升高也将对农业和生态系统带来严重的影响。
（5）森林面积减少。
在过去数百年里，温带地区国家失去了大部分森林。
最近几十年以来，热带地区国家森林面积减少的情况也十分严重。
按照目前这种森林面积减少的速度，40年以后，一些东南亚国家就难见森林了。
（6）生物品种减少。
由于城市化、农业发展、森林减少和环境污染，生物存在的自然区域变得越来越小了，这就导致了数以千计的物种的绝迹。
（7）化学污染。
工业带来的数百万种化合物存在于空气、土壤、水、植物、动物和人体中。
即使作为地球上最后的大型天然生态系统的冰盖也受到了污
染。
（8）混乱的城市化。
人口的爆炸和农业土地的恶化、贫穷，促使第三世界数以百万计的农民离开农村，聚集于大城市的贫民窟里。
大城市里的生活条件将进一步恶化。
（9）海洋的过度开发和沿海地带的污染
（10）极地臭氧层空洞
•西气东输管道工程举国关注的西气东输管道工程，目前正在新疆与上海之间加紧筹建。
一条直径为１１１８毫米的大口径天然气管道，将从新疆塔里木的轮南油气田起步，直通南京、上海，成为横贯中国的能源大动脉。
３年后，中国能源消费将步入清洁高效的天然气时代。
•这个计划总投资１４６３亿元人民币、长达４１６７多公里的大工程，将为新疆加快发展石油天然气工业提供了重大机遇。
从目前勘探的情况来看，西部地区蕴藏着２２．４万亿立方米天然气资源，每年向长江三角洲和沿线地区输气１２０亿立方米，稳定供气３０年是有把握的。
我国中西部地区天然气资源量约占全国资源总量的６０％。
•黄河告急，淮河告急，整个华北告急！
要从根本上解决北京乃至华北的水资源短缺，跨流域调水已刻不容缓。
经过４４年的酝酿，中国政府在¡
°
十五¡
±
计划中郑重宣布，跨世纪的南水北调工程不日开工，预计到２０１０年，北京人将喝上长江水。
•南水北调工程总体格局已被正式确定为东、中、西３条线路。
目前东、中线工程实施方案基本敲定。
南水北调工程投资预计将达到８００亿元左右，在今年底前完成前期准备工作，力争明年开工。
南水北调实施后，年平均调引长江水３８０亿至４８０亿立方米。
按目前价格水平，南水北调工程年均经济效益约６００亿至８００亿元。
第二章工程材料
2-1自然石、砖、瓦
n1.国外
古埃及金字塔
印度泰姬陵
意大利比萨斜塔
n2.国内
石窟、石塔、石桥
以及宫殿建筑物的基座、柱、石栏杆等
石材的应用范围
n1.装饰材料
n2.结构材料
n3.混凝土中的集料
n4.其它材料，如陶瓷、玻璃、石灰、水泥等烧结材料的原料
第一节岩石的形成与分类
n岩石是由矿物的集合体。
矿物是一定化学成分和一定结构特征的天然化合物或单质。
土木工程材料中最常见的造岩矿物有石英（quartz）、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、菱镁矿、石膏（gypsum）等。
•岩石的分类（根据生成条件，按地质分类法）
n
（1）岩浆岩（又称火成岩）
•①深成岩
•②喷出岩
•③火山岩
n
（2）沉积岩（又称水成岩）
•①机械沉积岩
•②化学沉积岩
•③生物沉积岩
n（3）变质岩
变质岩是原生的火成岩或沉积岩经过地质上的变质作用而形成。
原为深成岩的岩石，经过变质后，常因产生了片状构造而使性能变差。
第二节石材的技术性能
n
（1）密度和表观密度
n
（2）吸水性
n（3）耐水性
n（4）抗冻性
n（5）抗风化能力
n（6）耐热性
n（7）导热性
第三节建筑上常用岩石
n一、花岗岩
n二、砂岩
n三、石灰石（青石板）
n四、大理石
n五、其他岩石
n六、石材编号
3-1花岗岩
n花岗岩属岩浆岩的深成岩。
n主要化学成分：
SiO2,Al2O3,CaO,MgO等。
n特点：
密度大、结构致密、抗压强度高，硬度大，耐磨性好，耐酸性好，化学稳定性好，不易风化，装饰性好，抗火性不好（因所含SiO2在一定高温时发生晶态转变，体积膨胀而开裂）。
n注意放射性和不防火性
n分类：
镜面板材、细面板材和粗面板材。
n多用于室内外地面、墙面等的装饰。
3-2砂岩
n砂岩是母岩碎屑被天然胶结物胶结而成，主要成分石英，有时也含少量长石、方解石、白云石及云母等，属于沉积岩。
与胶结物种类及胶结的密实程度有关，砂岩的胶结物和构造不同，其性能波动很大。
n注意分类应用
硅质砂岩、钙质砂岩、铁质砂岩和粘土质砂岩。
n山东省掖县产硅质砂岩质地较纯（俗称白玉石），常当作白色大理石用于雕刻装饰制品多用于室内外地面、墙面等的装饰。
3-3石灰石及青石板
n多属于沉积岩。
n主要成分CaCO3，多不耐酸。
n毛面（自然劈裂面）和光面青石板。
n多用于室内外地面装饰。
3-4大理石
n由石灰石或白云岩变质而成，属于变质岩。
n主要成分：
CaO、MgO、SiO2等。
结构致密，容易加工，装饰性好，耐碱性好。
但耐磨性和抗风化能力稍差。
n耐酸性差：
大理石主要成分为碱质CaO，易被酸侵蚀，不宜作城市建筑的外部饰面材料。
因空气中常含的SO2和水反应生成亚硫酸，继而变为的硫酸与CaCO3反应生成易溶于水的石膏，使表面失去光泽，变得粗糙多孔而降低建筑性能和装饰效果）。
n注意放射性。
n常用品种：
云灰大理石、白色大理石、彩色大理石。
n应用：
多用于室内墙面、服务台、柱面等，不好用于人多的地面。
第四节石材的加工类型及选用
n1、毛石：
在采石场爆破后直接得到的形状不规则的石块。
n2、料石及荒料：
料石：
经人工略加凿琢而成的较规则的六面体石块。
毛料石、粗料石、半细料石、细料石。
荒料：
具有直角六面体形状，用于加工制成建筑装饰用的块材。
大料、中料、小料。
n3、板材：
用致密岩石凿平或锯解而成的厚度不大的石板。
粗面板材、细面板材、亚光板材、镜面板材。
n4、其他类型：
石板、方石、条石、碎石等
4-2石材的选用原则
n一、适用性
n二、经济性：
就地取材、成本核算
n三、安全性：
有益身体健康和生命安全。
n四、多功能
埃及金字塔1
n金字塔是梯形分层的，因此又称作层级金字塔。
它是古埃及法老的陵墓。
。
n同时，角锥体金字塔形式又表示对太阳神的崇拜。
金字塔象征的就是刺破青天的太阳光芒。
因为，当你站在通往基泽的路上，在金字塔棱线的角度上向西方看去，可以看到金字塔象撒向大地的太阳光芒。
n《金字塔铭文》中有这样的话：
“天空把自己的光芒伸向你，以便你可以去到天上，犹如拉的眼睛一样”。
后来埃及人对方尖碑的崇拜也有这样意义，因为方尖碑也表示太阳的光芒。
埃及金字塔2
金字塔是一种高大的角锥体建筑物，底座四方形，每个侧面是文字三角形，样子就像汉字的“金”字，所以我们叫它“金字塔”。
是埃及历史上的石质陵墓。
令人吃惊的是，这些石块之间没有任何粘着物，而是一块石头直接叠在另一块石头上，完全靠石头自身的重量堆砌在一起的，表面接缝处严密精确，连一个薄刀片都插不进去。
印度泰姬陵
n印度这座世界七大建筑奇迹背后其实有一段哀怨缠绵的历史，了解它的历史的背景，确能增加观赏泰姬陵的趣味。
n一个叫沙贾汗的皇帝为纪念英年早逝的爱妃泰姬·
玛哈尔，在一个底座上而建。
他用宝石镶饰陵寝，图案之细致令人叫绝。
的前面是一条清澄水道，水道两旁种植有果树和柏树，分别象征生命和死亡。
泰姬陵代表了莫卧儿王朝建筑成就的高峰。
n泰姬陵基本上由大理石建成，毫无瑕庇，月光之下尤给人一种恍若仙境的感觉。
她不仅表达了沙贾汗对爱妻的深切纪念，也是他给人类的一份厚礼。
意大利比萨斜塔1
n比萨斜塔（campaniledipisa）其实是比萨教堂（duomo）的一部份，整座教堂建筑分为主教堂、洗礼堂与钟楼三大部份。
n比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。
由于塔身压力过重和地质松软，南面的地基比北面约低２米。
在施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。
到塔身建到第三层时，可明显看出倾斜，曾一度停工。
n一百多年以后，经工程师托马索·
皮萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续施工，直到竣工。
比萨斜塔2
n稳定斜塔是一项非常细腻的工程，就像是医师在治疗一位体弱多病的老人一般，尽管不能听诊病人的胸腔，却很清楚病患对每一种药物都有令人忧心的反应。
n想象一座高塔,建立在像海绵橡胶这样柔软的材质上，缓慢且无情地日渐倾斜将要倒塌的地步。
此外，高塔的砖石结构也非常脆弱,随着倾斜度日益增加,产生的应力已经逼近砖石的强度，随时可能应声而倒。
若在倾斜那一侧的地基灌浆或加固，恐怕导致高塔倾覆，然而利用缆索支撑或牵引，则可能会令砖石崩溃。
n这些话精确地描绘出比萨塔目前岌岌可危的情况，该如何隐住斜塔，就成了土木工程学最大的挑战。
2-2胶凝材料和砂浆
n砂浆是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成。
细骨料多采用天然砂。
砂浆在建筑工程中，是一项用量大、用途广的建筑材料，它主要用于砌筑砖石结构（如基础、墙体等），也用于建筑物内外表面（墙面、地面、天棚等）的抹面。
砂浆按用途不同分为砌筑砂浆、抹灰砂浆、装饰砂浆及特种砂浆等。
按所用胶结材料不同分为水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆（常用的是水泥石灰混合砂浆）。
砂浆与混凝土不同之处仅在于不含粗骨料，所有有关混凝土拌合物和易性和混凝土强度的基本规律，原则上也适用于砂浆。
但由于用途不同，砂浆又有它的特点，如铺砌厚度薄，多铺砌在多孔吸水的底面（如烧结砖）上，强度要求不高（一般在2.5～10MPa）等等。
n2.2.1砌筑砂浆的组成材料
n
（一）胶凝材料
用于砌筑砂浆的胶凝材料主要是水泥。
水泥品种的选择与混凝土相同。
水泥强度等级应为砂浆标号的4～5倍，水泥强度等级过高，将使砂浆中水泥用量不足而导致保水性不良。
n
（二）细骨料
砌筑砂浆用砂的最大粒径不应超过灰缝厚度的1/4～1/5，以保证砌筑质量。
通常砖砌体的灰缝为10mm，所以砂的最大粒径规定为2.5mm，石砌体的灰缝较厚，可采用最大粒径为5mm的砂。
对砂中粘土及淤泥含量，常作以下限制：
M10及M10以上的砂浆应不超过5%；
M2.5～M7.5的砂浆应不超过10%；
M1及M1以下的砂浆应不超过15～20%。
n（三）掺合料及外加剂
为改善砂浆的和易性通常加入无机的细分散掺合料，如石灰膏或粘土膏，石灰膏必须经过陈伏，其沉入度应控制在12cm左右，容重为1350kg/m3左右。
除上述掺合料外，目前许多工地还采用有机的微沫剂（即混凝土的引气剂）来改善砂浆的和易性。
常用的微沫剂为松香热聚物。
2-3混凝土和混凝土砌块
n混凝土是由胶凝材料、粗细骨料（又称集料）加水拌和后，经一定时间硬化而成的人造复合固体材料，是世界上用量最大的人工建筑材料。
n其中水泥混凝土是最常用的一种混凝土，简称混凝土，它由水泥、粗骨料、细骨料、水按适当比例拌和浇筑硬化成型。
在硬化前则称之为混凝土拌合物。
n砂浆是由胶凝材料、细骨料加水拌和后，经一定时间硬化而成的人造复合固体材料，又称无粗骨料混凝土。
——按流动性分类：
n干硬性混凝土、流动性混凝土、自流平（自密实）混凝土、泵送混凝土
混凝土的优点
2-4钢筋、钢筋混凝土和预应力混凝土
n2.4.1热轧钢筋
n建筑钢材可分为钢结构用型钢和钢筋混凝土结构用钢筋两类。
各种型钢和钢筋的性能主要取决于所用钢种及其加工方式。
在建筑工程中，钢结构所用的各种型钢，钢筋混凝土结构所用的各种钢筋、钢丝、锚具等钢材，基本上都是碳素结构钢和低台金结构钢等钢种，经热轧或冷轧、冷拔及热处理等工艺加工而成的。
n热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一．主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。
nI级钢筋：
强度等级代号为R235。
是用Q235碳素结构钢轧制而成的光圆钢筋。
它的强度较低，但具有塑性好，伸长率高（δs＞25％）。
便于弯折成型，容易焊接等待点。
它的使用范围很广，可用作中
n、小型钢筋混凝土结构的主要受力钢筋，构件的箍筋，钢、木结构的拉杆等。
可作为冷轧带肋钢筋的原材料，盘条还可作为冷拔低碳钢丝的原材料。
II、III级钢筋：
用低合金钢镇静钢和半镇静钢轧制，以硅、锰作为主要固溶强化元素。
II级钢筋强度等级代号为RL335，III级钢筋强度等级代号为RL400。
其强度较高，塑性和可焊性均较好。
钢筋表面轧有通长的纵筋和均匀分布的横肋，从而加强了钢筋与混凝土之间的粘结力，带肋钢筋根据外形分月牙助和等高肋。
用Ⅱ、Ⅲ级钢筋作为钢筋混凝土结构的受力钢筋，比使用I级钢筋可节省钢材40％～50％。
因此，广泛用于大、中型钢筋混凝土结构的主筋。
II、III级钢筋冷拉后，也可作预应力筋。
其公称直径通常为8mm～40mmⅣ级钢筋：
其强度等级代号为RL540，用中碳低合金钢镇静钢轧制而成，其中除以硅、锰为主要合金元素外，还加入钒或钛作为固溶或弥散强化元素．使之在提高强度的同时保证其塑性和韧性。
Ⅳ级钢筋表面也轧有纵筋和横肋，它是房屋建筑的主要预应力钢筋。
使用前可进行冷拉处理，以提高屈服点；
达到节省钢材的目的，其冷拉应力为750MPa。
经冷拉的钢筋，其屈服点不明显，设计时以冷拉应力统计值为强度依据。
但冷拉后经数月的自然时效或人工时效．又会出现短小屈服台阶，其值高于冷拉应力，用时钢筋有变硬趋势，因此，钢筋冷拉时在保证规定冷拉应力的同时，要控制冷拉伸长率不过大，以免钢筋变脆。
Ⅳ级钢筋含碳量较高．若需焊接，应采用适当焊接方法和焊后热处理工艺，以保证焊接接头及其热影响区不产生淬硬组织，防止发生脆性断裂。
2-5钢
金属材料是由一种或一种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的合金的总称。
金属材料一般分为黑色金属和有色金属两大类。
黑色金属如铁、钢、合金钢等，其主要元素是铁元素。
有色金属指以其它金属元素为主要成分的金属，如铝、铜、铅、锌等金属及其合金。
土木工程中常用的金属材料主要有钢材、铝合金等。
钢材的特点
钢材的生产
钢材的分类
沸腾钢和镇静钢
土木工程中的钢产品
钢材的技术性质
2-6木
n1、圆木
n2、方料
n
（1）大料
n有两面锯开及四面锯开的
n
（2）条料
n四面锯开，但厚度小于100mm，宽度不大于厚度的2倍。
n（3）板料
n厚度不大于100mm，宽度大于厚度的2倍的料，其中厚度在35mm以下的为薄板，大于35mm的为厚板。
2-7其他材料
n一、装饰材料
n二、化学材料
n三、防水材料
n四、特种水泥
2-8新材料
n一、纳米技术
n二、喷涂聚
n三、新过滤膜
n四、液体木材
n五、新吸声材料
n六、高效阻燃材料
n七、抗菌墙面漆
2-9材料试验与结构试验
n一、材料试验
n二、结构试验
2-10展望
n一、墙体材料
n二、混凝土
n1、提高结构混凝土的强度
n2、发展轻混凝土
n3、发展改性混凝土
n4、广泛使用外加剂、合理使用掺合剂
n5、逐步改造混凝土生产工艺
n6、大力提高混凝土质量
n7、加强基础理论研究
n三、预应力混凝土
第3章土木工程的基本结构形式
o建筑工程涉及的对象是房屋建筑
o结构工程师负责结构（承重骨架）设计和房屋
建筑的建造与维护
o高楼林立的城市、现代化工厂、标志性公共建
筑，都与建筑工程息息相关
o建筑结构是房屋的承重骨架（关系到建筑物的承
载安全和耐久性），属于承重体系
o由基本构件组成建筑结构基本构件一般分为
板、梁、柱、墙、基础、拱等
3-1板、梁和柱
o一、基本构件
o1、板
o尺寸：
长、宽＞＞厚
o承受荷载：
与板面垂直
o作用效应：
弯矩（少许剪力）
o2、梁
宽、高＜＜长度
由板传来的压力、自重
弯矩、剪力
o3、墙
高、长＞＞厚
梁、板传来的压力、自重
轴向压力（有时有弯矩）
o4、柱
长、宽＜＜高
由梁传来的压力、自重
轴心压力、压力和弯矩
梁
o1、梁按所用材料分：
石梁、木梁、钢梁、混凝
土梁以及钢¡
ª
混凝土组合梁等
o2、按常见支承方式分：
简支梁、连续梁、悬臂
梁、两端固定梁、一端简支一端固定梁等
o3、按梁轴线形状分：
直线形梁、折线形梁、
曲线形梁等
o4、按在结构中的作用分：
主梁、次梁、连系
梁、圈梁、过梁等
板
o支承在梁（或柱或墙）上用于覆盖一个面在
长、宽两个方向上的平面尺寸远大于其厚度的受
弯构件
o主要承受施加在板面上的垂直重力荷载或风载
通常水平放置（垂直重力荷载）斜向设置（如楼
梯板¡
垂直重力荷载）和竖向设置（如墙板¡
垂直风载）
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