第一讲 绪论及发展历史

土木工程（专业）概论冯晓新

E-mail：frlfxx@126.comTel号考评项目权重评价内容1课堂表现30%含课堂考勤、课堂纪律及课堂参与（课堂问题回答、课堂讨论、课堂笔记等）、书面作业2平时测试15%含考查、随堂测试、期中考试、大作业、课程设计（论文）等多种形式测试3创造创新15%与本课程相关课外阅读笔记与心得、项目、案例、竞赛等多种形式4期末考试40%大论文

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1、课程目标与课时分配

2、土木工程和土木工程专业

3、土木工程发展简史

4、土木工程的展望

5、土木工程专业学习建议课程目标与课时分配在学生入学后一年级设置了土木工程概论这门课程的目的是：使学生认识土木工程概论的地位和作用；了解土木工程专业的培养目标；了解土木工程方面的主要内容，树立正确的学习目的和工程意识，为在校学习打好基础，为将来工作提供良好条件。本课程为考查课程，课程成绩考核形式为过程考核。1、课程目标与课时分配章次内容学时1-2，14土木工专业培养要求及土木工程发展简史及展望23-5建筑工程概论66-11其他土木工程1212-13土木工程建设与土木工程防灾与减灾高新技在土木工程中的应用2

--机动2合计242、土木工程和土木工程专业土木工程（专业）我国高等学校土木工程专业的培养目标关于科学、技术、工程和工程师的概念2、土木工程和土木工程专业土木工程定义：建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称为土木工程。它既指与人类生活、生产活动相关的各类工程设施，如建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程等，也指应用材料、设备在土地上所进行的勘测、设计施工等工程技术活动。（中国国务院学位委员会）土木工程和土木工程专业土木工程2、土木工程和土木工程专业土木工程（专业）定义：为培养掌握土木工程科学技术，懂得土木工程基本属性，具有能够解决四类基本问题而设置的学业门类。设置层次：1、高等学校（普通高等院校、高等专科、

高等职业学院）2、中等专科学校2、土木工程和土木工程专业我国高等学校土木工程专业的培养目标培养目标：培养适应社会主义现代化建设需要，德智体全面发展，掌握土木工程学科的基本理论和基本知识，获得土木工程师基本训练，具有创新精神的高级工程技术人才。2、土木工程和土木工程专业我国高等学校土木工程专业的培养目标有人认为21世纪的工程师至少要做好回答一下四个问题的准备：会不会去做？能否在科学技术上解决工程中的难题？可不可以做？能否在政策法规下遵守法律把事办成？值不值得做？能否在人、财、物和时空约束下经济合理地完成任务？应不应该做？能否自觉地考虑生态可行性和工程持续性？2、土木工程和土木工程专业关于科学、技术、工程和工程师的概念科学(Science)

指关于事物的基本原理和事实的有组织、有系统的知识。技术(Technology)

指根据生产实践经验和自然科学原理而发展成的各种生产工艺、作业方法、操作技能和设备装置的总和。2、土木工程和土木工程专业关于科学、技术、工程和工程师的概念工程（Engineering）

指将自然科学的原理应用到工农业生产部门中去而形成的各种学科的总称。其目的在于利用和改造自然来为人类服务，但工程并不等于科学。工程师（Engineer）

指从事工程活动的技术家。技术实施型研究开发型工程管理型3、土木工程发展简史古代土木工程近代土木工程

现代土木工程3、土木工程发展简史古代土木工程1、历史跨度

约公元前5000年（新石器时代）—17世纪中叶2、古代土木工程代表性作品

3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

半坡村遗址（约公元前4800-前3600年），中国西安仰韶文化遗址（约公元前5000-前3000年），中国河南仰韶遗址东西近200m宽，遗留有残穴和平面为圆形、放行和多室联排矩形的地面建筑残迹。3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

余姚河姆渡遗址（约公元前5000-前3300年），中国浙江河姆渡有记载为7000年前，“干栏式”建筑“长脊、短檐、高床”的风格和特点设计，且有榫卯木作技术，3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

索尔兹伯里石环、环状列石、太阳神庙、史前石桌、斯通亨治石栏、斯托肯立石圈等名，是欧洲著名的史前时代文化神庙遗址，位于英格兰威尔特郡索尔兹伯里平原，2008年3月至4月，英国考古学家研究发现，巨石阵的准确建造年代距今已经有4300年，即建于公元前2300年左右1、由许多整块索尔兹伯里的蓝砂岩组成，每块约重50吨。2、巨石阵不仅在建筑学史上具有重要的地位，在天文学上也同样有着重大的意义：它的主轴线、通往石柱的古道和夏至日早晨初升的太阳，在同一条线上；另外，其中还有两块石头的连线指向冬至日落的方向。因此，人们猜测，这很可能是远古人类为观测天象而建造的，可以算是天文台最早的雏形。3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

建于公元前27世纪-前26世纪，古埃及纪念性建筑。用淡黄色石灰石砌筑，外贴一层磨光的白色石灰石。塔身是精确的正方锥形。彼此平面位置对角线相接。胡夫金字塔（附录1）哈夫拉金字塔孟卡拉金字塔大斯芬克斯像3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

国家文物局2012年6月5日在北京居庸关长城宣布，历经近5年的调查认定，中国历代长城总长度为21196.18千米，分布于北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山东、河南、陕西、甘肃、青海等15个省市自治区，包括长城墙体、壕堑、单体建筑、关堡和相关设施等长城遗产43721处。中国古代最宏大的防御工程，始建于公元前7世纪。3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

建设于公元前256-前251（战国时期）由秦国蜀郡太守李冰于前256年左右修建。被誉为“世界水利文化的鼻祖”。2000年，都江堰以其为“当今世界年代久远、惟一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程”，被列入世界遗产名录。3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

建设于公元532-537，君士坦丁堡圣索菲亚大教堂砖砌穹顶结构。拜占庭式建筑。被誉为古代建筑珍品。平面采用十字架造型靠图形和数字建造的（安提缪斯和伊西多尔）3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

建设于公元590-608年，中国河北赵县赵州桥单孔圆弧弓形。全长50.82m，跨度37.02m。世界上最早的敞肩拱桥。在材料使用、结构受力、艺术造型、经济都达到极高成就。3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

位于山西省应县西街北侧，建于辽清宁二年（公元1056年）。原名“佛宫寺释迦塔”，因塔身全部用木质构成，俗称木塔。为楼阁式，用优质松木建成，高67.13米，底层直径30米，平面呈八角形。塔刹高10米，塔的第一层有高10米的释迦像。塔壁上有6幅如来佛像。像及壁画为辽代风格。应县木塔结构设计精巧，保存至今已近千年，是我国现存木构建筑之最。3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

在山西省五台县东北32公里佛光山佛光寺内。塔建于北魏孝文帝时期（公元471-499年），是创建佛光寺的初祖禅师的墓塔，砖结构。佛光寺3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

建设于公元1063-1350，意大利比萨大教堂位于主教堂圣坛东南约20米处。平面为圆形，直径16米，共8层。由于地基不均匀沉降，塔身向南倾斜。3、土木工程发展简史古代土木工程2、古代土木工程代表性作品

建设于公元1163-1250，法国巴黎圣母院属哥特式建筑形式。使用尖券、柱墩、肋架拱和飞扶壁，组成石框架结构。西立面构图完整，强调垂直和水平关系。古代土木工程结构石结构木结构砖结构古代土木工程特点：天然材料为主：泥土、砾石、树干、树枝、竹、茅草、芦苇、土坯、加工后石材、砖、瓦、木、青铜、铁、铅以及混合材料，如草筋泥，混合土。工艺技术简单：早期用石斧、石刀，后有人工打造的斧、凿、钻、锯、铲等青铜和铁制工具，逐步产生了窑制和煅烧加工技术，以及打桩机、桅杆起重等施工机械。分工逐步专业化：木工、瓦工、泥工、土工、窑工、雕工、石工、彩画工等。经验总结和形象描述为主，理论依据缺乏3、土木工程发展简史近代土木工程1、历史跨度17世纪中叶—20世纪中叶（第二次世界大战前后）

形成一门独立的学科（civilengineering）2、主要特征有力学和结构理论作指导；砖、瓦、木、石等建筑材料广泛使用；混凝土、钢材、钢筋砼以及早期的预应力砼得到发展；近代土木工程的材料发展：1824年波特兰水泥>1867年钢筋混凝土>1859年转炉炼钢法>1886钢筋混凝土楼板>1928年预应力混凝土；施工技术进步很大。3、土木工程发展简史近代土木工程3、土木工程在理论、材料、施工领域出现的具有重要事件时间事件1638伽利略首次用公式表达了梁的设计理论1687牛顿力学三大定律创立奠定了土木工程的力学分析基础1744瑞士数学家欧拉建立了柱的压屈理论（结构物稳定性分析）1825纳维建立了土木工程中结构设计的容许应力法1824英国人阿斯普丁发明了波特兰水泥1859贝塞麦转炉炼钢法，应用于土木工程1867法国人莫尼埃钢混凝土开始应用3、土木工程发展简史近代土木工程3、土木工程在理论、材料、施工领域出现的具有重要事件时间事件1886美国人杰克逊首先应用预应力混凝土制作建筑配件1930法国工程师将高强度钢丝用于预应力混凝土4、近代建筑的发展铁路、地铁的诞生高层建筑和大跨桥梁的出现水利建设的发展-苏伊士和巴拿马运河

3、土木工程发展简史近代土木工程5、近代建筑案例1825年英国人史蒂文生制造的“运动一号”蒸汽机车，在斯托克顿至达林顿间开始营业，从此世界第一条铁路正式诞生。3、土木工程发展简史近代土木工程5、近代建筑案例1863年伦敦修建了第一条地铁线。3、土木工程发展简史近代土木工程5、近代建筑案例芝加哥住宅保险公司大厦建于1883－1885年，共10层，高55米，是世界上第一幢按现代钢框架结构原理建造的高层建筑，摩天大楼建造之先河。3、土木工程发展简史近代土木工程5、近代建筑案例苏伊士运河建于1869年，沟通红海与地中海大西洋、地中海与印度洋联结起来，大大缩短了东西方航程3、土木工程发展简史近代土木工程5、近代建筑案例1931年美国帝国大厦。102层，378米，保持世界纪录40年1936年美国金门大桥。世界上第一座跨度过千的大桥，1280m，悬索桥3、土木工程发展简史近代土木工程5、近代建筑案例1887-1889埃菲尔铁塔世界著名钢结构高塔。塔高300m，具有曲线形轮廓，横断面为四边形。整座塔用钢量为8500t，钢桩基础，采用拱形门解决大跨度问题。3、土木工程发展简史5、近代建筑案例1931-1942德国高速公路世界上历史悠久、质量高超和设施完善的高速公路。1932年建成双向四车道全部立体交叉的汽车专用公路。世界上第一条高速公路。近代土木工程3、土木工程发展简史5、近代建筑案例1926-1929年中山陵——孙中山先生的陵墓。主要建筑有：石牌坊、墓道、陵门、石阶、碑亭、祭堂和墓室等，排列在一条中轴线上，体现了中国传统建筑的风格。近代土木工程3、土木工程发展简史5、近代建筑案例1905-1908年詹天佑修建京张铁路。近代土木工程1937茅以升主持建造钱塘江大桥3、土木工程发展简史5、近代建筑案例近代土木工程1934上海建24层国家饭店当时亚洲最高3、土木工程发展简史5、近代建筑案例近代土木工程法国古典主义建筑典型作品，世界最壮丽的宫殿之一，位于巴黎市中心。它展示了法国文艺复兴时期建筑的特点和成就。卢佛宫：1667-1674年，法国近代土木工程特征：材料方面：由木材、石料、砖瓦为主，开始并日益广泛使用铸铁、钢材、混凝土、钢砼，直至早期的预应力砼。理论方面：材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计原理等学科逐步形成，保证了工程结构的安全和资源的节约。施工方面：不断涌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。3、土木工程发展简史1、历史跨度20世纪中叶第二次世界大战结束后至今2、社会经济建设对土木工程提出日益复杂和高标准的要求：功能要求多样化城市建设立体化交通运输高速化工程设施大型化现代土木工程功能要求多样化土木工程日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合公共和住宅建筑物要求建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备结合成整体。工业建筑物围绕生产工艺在功能要求方面越来越高。提出了恒温、恒湿、防微振、防腐蚀、防磁、防辐射、无微尘等要求，对建筑物的功能有更多的要求。并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。发展高科技和新技术对土木工程提出高标准要求。如核反应堆、核电站；海洋工程等。城市建设立体化三个趋向：高层建筑的大量兴起。地下工程高速发展。城市高架公路、立交桥大量涌现。中国第一高楼632m上海中心大厦北京第一高楼528m中国尊日本第一条、也是世界上第一条地下商业街是1957年建成的大阪唯波地下街。上海文化广场:崭新的文化广场已经正式开业使用。其中，配备2011个座位的剧院，取“2011年落成”之意，将是世界上座位最多的音乐剧剧场，也是国内第一家以演出音乐剧为主的专业剧场。剧场建筑面积为6.5万平方米，其中5.7万平方米建在地下，建成后将成为世界上最大、地下最深、座位最多的下沉式剧场。交通运输高速化主要标志高速公路的大规模修建铁路电气化的形成和大量发展。长距离的海底隧道的出现。①高速公路的兴建；高速公路在二战前出现，二战后大规模兴建，现在总里程超过了17万公里；②高速铁路；

1964年日本在东京和大阪间建成了世界上第一条高速铁路，长515km，时速达210km。③航空④磁悬浮铁路

2003年世界第一条用于商业的磁悬浮铁路在上海建成上海磁悬浮101大厦中国台北高508m，106层佩重纳斯大厦马来西亚吉隆坡高452m

，88层西尔斯塔楼美国芝加哥高443m

，110层金茂大厦中国上海高420.6m，88层世界著名高层建筑大型化建设理论、技术、材料施工的可能性材料轻质高强化高强钢丝、钢绞线和粗钢筋大量生产，标号为500－600号的水泥已在工程中普遍应用轻集料混凝土和加气混凝土已用于高层建筑。铝合金、镀膜玻璃、石膏板、建筑塑料、玻璃钢等工程材料发展迅速。施工过程工业化在工厂中成批地生产房屋、桥梁的种种构配件、组合体等的工业化生产方式得到推行，各种现场机械化施工方法发展迅速。现代技术使许多复杂的工程成为可能。理论研究精密化一些新的理论与方法，如计算力学、结构动力学、动态规划法、网络理论、随机过程理论、滤波理论等的成果，随着计算机的普及而渗透到土木工程领域。静态的、确定的、线性的、单个的分析，逐步被动态的、随机的、非线性的、系统与空间的分析所代替。大型化建设理论、技术、材料施工的可能性1998年4月建成的世界上跨度最大的悬索桥。这座大桥架设在神户市和淡路岛北端之间的明石海峡上，大桥全长3,910米。现代特大建筑案例

明石海峡大桥总长8206米，斜拉桥主孔跨度1088米，列世界第二；主塔高度300.4米，列世界第二；斜拉索的长度577米，列世界第一。现代特大建筑案例苏通长江大桥：三峡大坝工程包括主体建筑物工程及导流工程两部分。大坝为混凝土重力坝，坝顶总长3035米，坝顶高程185米，正常蓄水位175米，总库容393亿立方米，其中防洪库容量221.5亿立方米，能够抵御百年一遇的特大洪水。三峡大坝左右岸安装32台单机容量为70万千瓦水轮发电机组，安装2台5万千瓦电源电站，其2250万千瓦的总装机容量为世界第一，三峡大坝荣获世界纪录协会世界最大的水利枢纽工程世界纪录。现代特大建筑案例现代特大建筑案例高553.34m,装备有4部高速电梯，每分钟运行速度367米；距地面346米处，有一间可供500人同时进餐的旋转式餐，设在距地面350米处，据说这也是世界上最高的餐厅，餐厅每隔65分钟旋转一周；塔上有三级瞭望台，分别设在距地面342米（室外瞭望台）、346米（室内瞭望台）和447米（空间瞭望台）。多伦多电视塔现代特大建筑案例上海东方明珠电视塔位居亚洲第二、世界第四；由三根直径为9米的擎天立柱、太空舱、上球体、下球体、五个小球、塔座和广场组成。可载50人的双层电梯和每秒7米的高速电梯为目前国内所仅有；上球体观光层直径45米，高263米；高耸入云的太空舱建在350米处，内有观光层。现代特大建筑案例中国台北，结构高度：508米（1667英尺），以美国权威建筑机构世界高楼协会所订定的高度标准计算，台北101是世界第五高楼全球已建最高绿色建筑（最高为上海中心大厦）、环太平洋地震带最高建筑，同时也是台湾最高建筑物、全球最高岛屿建筑物；大楼内则拥有全球最大的阻尼器、与全球起降速度第二快的电梯台北101大楼现代特大建筑案例佩重纳斯大厦又名吉隆坡石油双塔，是两栋位于马来西亚吉隆坡市区内的摩天大楼，曾经是世界最高的摩天大楼，2003年10月17日被位于台湾台北的台北101超越，仍是目前世界最高的双栋大楼，也是世界第四高的大楼，楼高452米，共地上88层；由美国建筑设计师西萨·佩里（CesarPelli）所设计的大楼表面大量使用了不锈钢与玻璃等材质，并辅以伊斯兰艺术风格的造型，反映出马来西亚的伊斯兰文化传统。现代特大建筑案例西尔斯塔楼美国芝加哥，建于1971年-1974年，成束筒结构体系，共110层，总高443m，建筑面积约40万平方米，其外形为逐渐上收的。现代特大建筑案例上海金茂大厦建成于1998年，总高度达420.5m，地上88层，地下3层。纽约帝国大厦建于1929年－1931年，钢框架结构，共102层，连同塔楼高378m。1951－1952年加装电视天线后，总高度达到449m，是第一个超过埃菲尔铁塔的建筑。自1931年建成至1971年，保持世界最高记录达40年。现代特大建筑案例现代特大建筑案例香港中环广场

建成于1992年，同期世界最高混凝土结构，高374m，共78层。

东京天空树正式命名前称为新东京铁塔，是在日本东京都墨田区预定兴建的电波塔。2011年3月1日，“东京天空树”高度已超过600米，其高度已经超过广州塔成为世界第一高塔。现代特大建筑案例广州塔于2009年九月建成，包括发射天线在内，广州新电视塔高达600米。为中国第一高塔，世界第二高塔（第一为日本天空树）。广州塔塔身主体450米（塔顶观光平台最高处454米），天线桅杆150米，总高度600米，取代加拿大的CN电视塔成为世界第一高自立式电视塔，也成为广州的新地标。现代特大建筑案例行车隧道：设三车道，净宽13.5m，净高10.5m，建筑内轮廓面积122平米；服务隧道：净宽6.5m，净高6m，建筑内轮廓面积33平米；2005-2010年建成投资总额:32亿8000万人民币施工过程中超前掘进兼作地质导洞厦门翔安海底隧道05年开始在巴拿马建造的旋转大厦（RevolutionTow