土木工程概论复习

土木工程概论复习资料土木工程的定义：

国务院学位委员会在学科简介中定义为：土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。进步时期

18世纪下半叶，土木工程新材料、新设备接连问世，新型建筑物纷纷出现。促进土木工程发展的主要事件有：

1824年，英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权，1850年开始生产；

1859年，贝赛麦发明转炉炼钢法，使钢材大量生产；1867年，法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土建造了一座贮水池，这是钢筋混凝土应用的开端。1875年，他主持建造成第一座钢筋混凝土桥；，美国1886年芝加哥建成9层的钢框架结构家庭保险公司大厦，被认为是现代高层建筑的开端。

1889年，法国巴黎建成300m高的埃菲尔铁塔，共采用了8500吨钢材；

世界著名早期钢框架结构高层建筑物。位于美国纽约，102层，连同塔楼高378米。1951—1952年加装电视天线后，总高度达到449米。自1931年建成起，直到1971年，保持世界最高记录达40年。帝国大厦1929年-1931年美国上海东方明珠电视塔位居亚洲第一、世界第三；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。属于高耸结构建筑入云的太空舱建在350米处，内有观光层。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。阿联酋迪拜塔828米，160层目前世界最高建筑物土木工程包括：

建筑工程

铁路工程公路与城市道路工程桥梁工程地下工程水利工程港口工程海洋工程给水与排水工程环境工程平面结构构件，长度和宽度方向的尺寸远大于其高度（厚度）。特点：主要承受施加在板面上并与板面垂直的重力荷载，荷载效应主要为弯距和剪力，属于受弯构件。用途：楼板、阳台板、楼梯板等。分类（按受力）：单向板、双向板一、板竖向直线形构件，其截面尺寸远小于其高度。特点：主要承受与其相连的梁传来的压力以及柱的自重，荷载作用方向与柱轴线平行。主要作用效应为轴力（拉或压）、弯矩、剪力，有时还承担扭矩。破坏时，短柱以材料破坏为主；长柱以压屈（失稳）为主。三、柱竖向直线形构件，其截面尺寸远小于其高度。特点：主要承受与其相连的梁传来的压力以及柱的自重，荷载作用方向与柱轴线平行。主要作用效应为轴力（拉或压）、弯矩、剪力，有时还承担扭矩。破坏时，短柱以材料破坏为主；长柱以压屈（失稳）为主。三、柱四、墙竖向平面或曲面构件，长度和宽度两方向的尺寸远大于其厚度。特点：主要承受其上梁、板传来的压力以及墙的自重，荷载作用方向通常与墙面平行（承重墙）。主要作用效应为轴向压力（当荷载作用于墙的截面形心轴线上），有时还可能有弯矩（当荷载偏离形心轴线时）

墙体1.建筑物层数和总高度的确定

●在民用建筑中：公共及综合性建筑超过24m的，除了单层的以外，均为高层建筑。住宅建筑层数在3层及以下的被称之为低层住宅；层数在4～6层的被称之为多层住宅；层数在7～9层的被称之为中高层住宅；层数在10～30层的被称之为高层住宅。凡高度在100m以上的建筑均被称之为超高层建筑1.建筑物层数和总高度的确定●30层以上的建筑列入特级工程的范围；16～29层或高度超过50m的公共建筑列入一级工程的范围；16～29层的住宅列入二级工程的范围；7～15层有电梯的住宅或框架结构建筑列入三级工程的范围；7层以下无电梯住宅列入四级工程的范围；1、2层或单功能的建筑列入五级工程的范围。说明：一级注册建筑师的执业范围涵盖从特级到五级的所有等级，二级注册建筑师的执业范围为三级以下工程。建筑物的构造组成及其作用一幢建筑，一般是由基础、墙或柱、楼地层、楼梯、屋顶和门窗等六大部分所组成（如下图）。1、基础：是建筑物最下部的承重构件，其作用是承受建筑物的全部荷载，并将这些荷载传给地基。因此，基础必须具有足够的强度，并能抵御地下各种有害因素的侵蚀。2、墙（或柱）：是建筑物的承重构件和围护构件。作为承重构件的外墙，其作用是抵御自然界各种因素对室内的侵袭；内墙主要起分隔空间及保证舒适环境的作用。框架或排架结构的建筑物中，柱起承重作用，墙仅起围护作用。因此，要求墙体具有足够的强度、稳定性，保温、隔热、防水、防火、耐久及经济等性能。3.建筑物的构造组成及其作用3、楼板层和地坪：楼板是水平方向的承重构件，按房间层高将整幢建筑物沿水平方向分为若干层；楼板层承受家具、设备和人体荷载以及本身的自重，并将这些荷载传给墙或柱；同时对墙体起着水平支撑的作用。因此要求楼板层应具有足够的抗弯强度、刚度和隔声、防潮、防水的性能。地坪是底层房间与地基土层相接的构件，起承受底层房间荷载的作用。要求地坪具有耐磨防潮、防水、防尘和保温的性能。4、楼梯：是楼房建筑的垂直交通设施。供人们上下楼层和紧急疏散之用。故要求楼梯具有足够的通行能力，并且防滑、防火，能保证安全使用。5、屋顶：是建筑物顶部的围护构件和承重构件。抵抗风、雨、雪霜、冰雹等的侵袭和太阳辐射热的影响；又承受风雪荷载及施工、检修等屋顶荷载，并将这些荷载传给墙或柱。故屋顶应具存足够的强度、刚度及防水、保温、隔热等性能。6、门与窗：门与窗均属非承重构件，也称为配件。门主要供人们出人内外交通和分隔房间建用，窗主要起通风、采光、分隔、眺望等围护作用。处于外墙上的门窗又是围护构件的一部分，要满足热工及防水的要求；某些有特殊要求的房间，门、窗应具有保温、隔声、防火的能力。一座建筑物除上述六大基本组成部分以外，对不同使用功能的建筑物，还有许多特有的构件和配件，如阳台、雨篷、台阶、排烟道等。在墙体承重建筑中，当房间尺寸较小，楼板上的荷载直接由楼板传递给墙体，这种楼板称板式楼板。它多用于跨度较小的房间或走廊，如居住建筑中的厨房、卫生间以及公共建筑的走廊等。1、单向板时板的长边与短边之比＞2：

2、双向板时（板的长边与短边之比≤2）：荷载沿一个方向传递到支承构件荷载沿两个方向传递到支承构件主要内容：一、建筑工程的基本构件二、单层与多层建筑三、高层与超高层建筑四、特种结构与智能建筑五、结构设计理论s四.单层房屋及大跨房屋

p14一般单层建筑大跨度建筑一般单层建筑单层工业厂房网架结构；拱结构；薄壳结构；膜结构；悬索结构；单层建筑多层建筑多层建筑是指建筑高度大于10米，小于24米（10米<多层建筑高度<24米），且建筑层数大于3层，小于7层（3层<层数<7层）的建筑。砖混结构框架结构墙体采用砖砌体；屋面楼板采用钢筋混凝土主要内容：一、建筑工程的基本构件二、单层与多层建筑三、高层与超高层建筑四、特种结构与智能建筑五、结构设计理论p24世界高层建筑委员会建议：第一类高层建筑：9~16层（高度≤50m)

第二类高层建筑：17～25层（高度≤75m)第三类高层建筑：26～40层（高度≤100m)第四类高层建筑：41层以上（高度超过100m，超高层)什么是高层与超高层建筑？高层建筑结构体系1.框架结构体系房屋结构由梁、柱构件通过节点刚性连接而成。优点：建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用于商场、餐厅等）也可按需要隔成小房间；建筑立面容易处理；结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。缺点：侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，有时会影响正常使用；如果框架结构房屋的高宽比较大，则水平荷载作用下的侧移也较大，而且引起的倾覆作用也较大。因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。（以15~20层以下为宜）框架结构特点：结构自重较轻；整体性好，抗震性好2.剪力墙结构体系用钢筋混凝土墙代替柱。在竖向荷载作用下，剪力墙是受压的薄壁柱；在水平荷载作用下，剪力墙则是下端固定、上端自由的悬臂柱。优点：剪力墙结构采用现浇砼，整体性好，承载力及侧向刚度大，侧向变形较小；房间墙面及天花板平整，层高较小，特别适用于住宅、宾馆等建筑。（结构高度：几十米~100多米）缺点：结构自重较大；建筑平面布置局限性大，较难获得大的建筑空间（一般剪力墙间距3~8m）。3.框架—剪力墙结构发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的优点，通过平面刚度很大的楼盖将两者联系在一起共同工作。在框架结构内设置部分剪力墙（例如电梯井等）。5.筒体结构框筒桁架筒成束筒筒中筒由框架或剪力墙围合成竖向井筒，并以楼板将井筒四壁连接起来，形成一个空间构架。特点：空间刚度大，整体相当于拔地而起的悬臂梁，能承受很大的水平荷载，抵抗侧移能力强。实质：密柱深梁。外框内筒；外筒内框外框内筒外筒内框（深圳华联大厦）实腹筒做内筒（布置电梯、楼梯、竖向管道），框筒或桁架筒做外筒筒中筒在筒体结构中增加斜撑，增加抗侧刚度桁架筒（香港中国银行大厦）若干单筒集成束状，形成空间刚度极大的抗侧力结构。纽约帝国大厦

高381m，共102层，全钢框架结构，1931年建成，曾雄踞世界最高建筑宝座达40年之久。在建筑史上创造了每周修建4层半、410天建成的施工纪录纪录。美国芝加哥西尔斯大厦（1974年）高443米。地上110层，地下3层。底部平面68.7×68.7米，由9个22.9米见方的正方形组成。整个大厦平面随层数增加而分段收缩。在51层以上切去两个对角正方形，67层以上切去另外两个对角正方形，91层以上又切去三个正方形，只剩下两个正方形到顶。

美籍建筑师F.卡恩成束筒主要内容：一、建筑工程的基本构件二、单层与多层建筑三、高层与超高层建筑四、特种结构与智能建筑五、结构设计理论特种结构：具有特种用途的工程结构，一般包括：高耸结构、管道结构、海洋工程结构、容器结构、挡土墙等。高耸结构烟囱水塔水池筒仓电视塔海洋工程结构发电站的冷却塔挡土墙容器结构烟囱分为砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢烟囱三类。砖烟囱的高度一般不超过50m；钢筋混凝土烟囱多用于高度超过50m的烟囱，一般采用滑模施工。钢筋混凝土烟囱按内衬布置方式的不同，可分为单筒式、双筒式和多筒式。钢烟囱按其结构可分为拉线式、自立式和塔架式勘探、钻井平台开采平台储运平台及设施电视塔为了使播送的范围大，电视发射天线就要高。电视塔成为现代最高的建筑物。天塔旋云建于1991年，总高度为415.2米。此高度在世界钢筋混凝土电视塔中列世界第四、亚洲第二高塔

广州塔椭圆形的渐变网格结构。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米东方明珠塔结构高350米，全塔总高度为468米。由塔座、3根直径为9米的的擎天大柱、下球体、中球体和太空舱组成，与毗邻的上海国际会议中心的两个巨大球体构成了“大珠小珠落玉盘”的意境。“下球体”直径为50米，安装在擎天柱的68米至118米之间；“中球体”直径为45米，安装在250米和295米之间；而“上球体”即太空舱置于335到至349米的高处，直径为14米，上海东方明珠的整个结构浑然一体，既雄伟又壮美。半潜式平台系索塔平台张力腿加筋土挡墙挡土墙智能建筑将建筑物的结构、设备、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。智能建筑技术基础组成现代建筑技术现代电脑技术现代通讯技术现代控制技术智能建筑三大系统楼宇自动化系统(BAS)办公自动化系统(OAS)通信自动化系统(CAS)对整个建筑的所有公用机电设备，包括建筑的中央空调系统、给排水系统、供配电系统、照明系统、电梯系统，进行集中监测和遥控来提高建筑的管理水平，降低设备故障率，减少维护及营运成本。采用Internet/Intranet技术，基于工作流的概念，使企业内部人员方便快捷地共享信息，高效地协同工作是智能建筑的“中枢神经”系统，是建筑智能化系统的纽带技术。信息和智能化技术大致表现在信息化施工智能化建筑智能化交通分析仿真系统工程建筑变形缝构造●变形缝分类——伸缩缝(温度缝)—对应昼夜温差引起的变形；沉降缝—对应不均匀沉降引起的变形；防震缝—对应地震可能引起的变形

10.1变形缝设置的要求

伸缩缝—根据建筑物的长度、结构类型和屋盖刚度以及屋面有否设保温或隔热层来考虑建筑物因受温度变化的影响而产生热胀冷缩，在结构内部产生温度应力，当建筑物长度超过一定限度、建筑平面变化较多或结构类型变化较大时，建筑物会因热胀冷缩变形而产生开裂。为预防这种情况发生，常常沿建筑物长度方向每隔一定距离或结构变化较大处预留缝隙，将建筑物断开。这种因温度变化而设置的缝隙就称为伸缩缝或温度缝。

建筑变形缝构造变形缝设置的要求●伸缩缝—根据建筑物的长度、结构类型和屋盖刚度以及屋面有否设保温或隔热层来考虑●沉降缝—针对有可能造成建筑不均匀沉降的因素，例如地基土质不均匀、建筑物本身相邻部分高差悬殊或荷载悬殊。为防止建筑物出现不均匀沉降，以至发生错动开裂，应在差异处设置贯通的垂直缝隙，将建筑物划分若干个可以自由沉降的独立单元，沉降缝是从屋顶、墙面、楼层、基础等全部断开，全部贯通的垂直缝隙。

建筑变形缝构造●伸缩缝—根据建筑物的长度、结构类型和屋盖刚度以及屋面有否设保温或隔热层来考虑

基础不必断开●沉降缝—针对有可能造成建筑不均匀沉降的因素，例如地基土质不均匀、建筑物本身相邻部分高差悬殊或荷载悬殊、建筑物结构形式变化大、新老建筑相邻（或扩建项目）等基础必须断开●防震缝—针对地震时容易产生应力集中而引起建筑物结构断裂，发生破坏的部位基础不一定断开10.1变形缝设置的要求

伸缩缝—根据建筑物的长度、结构类型和屋盖刚度以及屋面有否设保温或隔热层来考虑建筑物因受温度变化的影响而产生热胀冷缩，在结构内部产生温度应力，当建筑物长度超过一定限度、建筑平面变化较多或结构类型变化较大时，建筑物会因热胀冷缩变形而产生开裂。为预防这种情况发生，常常沿建筑物长度方向每隔一定距离或结构变化较大处预留缝隙，将建筑物断开。这种因温度变化而设置的缝隙就称为伸缩缝或温度缝。

建筑变形缝构造变形缝设置的要求●伸缩缝—根据建筑物的长度、结构类型和屋盖刚度以及屋面有否设保温或隔热层来考虑●沉降缝—针对有可能造成建筑不均匀沉降的因素，例如地基土质不均匀、建筑物本身相邻部分高差悬殊或荷载悬殊。为防止建筑物出现不均匀沉降，以至发生错动开裂，应在差异处设置贯通的垂直缝隙，将建筑物划分若干个可以自由沉降的独立单元，沉降缝是从屋顶、墙面、楼层、基础等全部断开，全部贯通的垂直缝隙。

建筑变形缝构造●伸缩缝—根据建筑物的长度、结构类型和屋盖刚度以及屋面有否设保温或隔热层来考虑

基础不必断开●沉降缝—针对有可能造成建筑不均匀沉降的因素，例如地基土质不均匀、建筑物本身相邻部分高差悬殊或荷载悬殊、建筑物结构形式变化大、新老建筑相邻（或扩建项目）等基础必须断开●防震缝—针对地震时容易产生应力集中而引起建筑物结构断裂，发生破坏的部位基础不一定断开第二节桥梁工程桥墩的作用是支承在其左右两跨上部结构通过支座传来的垂直力和水平力桥台设在桥身两端，其作用除支承桥跨结构外还要与路堤衔接并防止路堤滑塌，桥墩设在两桥台之间，用是支承桥跨结构。U形桥台是最常用的桥台形式，它由支承桥跨结构的台身两侧翼墙连成一体，在平面上呈U字形的桥台。

斜拉桥

斜拉桥由主梁、塔柱和斜拉索3种基本构件组成，高次超静定的组和结构体系，塔柱斜拉索将主梁多点吊起，使主梁跨度减小，节约材料并增大了桥梁的跨越能力。（有很多多余约束的就是高次超静定）

主梁

斜拉索

塔柱共90张第76张土木工程概论

上海杨浦大桥斜拉桥

双塔三跨双索面叠合梁斜拉桥,主桥长1172m,最大跨径602m,钻石形主塔高208m,1993年建成,为当时世界最大跨径的斜拉桥。2.4斜拉桥共90张第79张简单论述题城市道路类型各自的特点跑道道肩：是在跑道纵向侧边和相接的土地之间有一段隔离的地段，这样可以在飞机因测风偏离跑道中心线时，不致引起损害。机场净空区：为了保障飞机的起降安全或机场的正常使用,沿机场周围设置的没有影响飞行安全的障碍物的区域是机场净空区道路通行能力：在正常条件下，一条道路在单位时间内可通过的车辆数。主干道的设计年限为20年路基边坡:为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面叫边坡。一般在路基和路堑中有边坡。路堑通过开挖天然地面做成的路基。是供各种车辆和行人通行的工程设施。概述盾构法施工是以盾构作为施工机械在地面以下暗挖修筑隧道的一种施工方法。盾构是一种钢制的活动防护装置，或活动支撑；盾构是既可支承地层压力，又可以在地层中推进的活动钢制圆形或半圆形装置。地下铁道的施工方法主要分为明挖法，暗挖法两大类.暗挖法明挖法管片拼装系统道路的可行性研究是指一种对道路投资项目在投资决策之前，对拟建项目进行全面技术经济分析的科学论证，是一种在投资前通过调查、研究、分析，选择最小的耗费、取得最佳经济效益和社会效果的手段。一、港口规划与布置1、港口组成

水域：港口水域可分为港外水域和港内水域。港内水域包括港内航道、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。在内河港口，为便于控制，船舶逆流靠离岸。当船舶从上游驶向顺岸码头时，先调头，再靠岸；当船舶离开码头驶往下游时，要逆流离岸，然后再调头行驶。为此，要求顺岸码头前水域有足够宽度。

陆域：供旅客上下船、货物装卸、货物堆存和转载之用，要求有适当的高程、岸线长度和纵深。岸边建有码头，岸上设港口仓库、堆场、港区铁路和道路，并配有装卸和运输机械，以及其它各种辅助设施和生活设施。⑴水域：供船舶航行、运转、锚泊和停泊装卸之用，要求有适当的深度和面积，水流平缓，水面稳静。

水域包括进港航道、港地、锚地、防波堤等。 港口水域可分为港外水域和港内水域，港外水域包括进港航道和港外锚地；港内水域港内航道、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。港池，锚地，进港航道组成属于港口水域，⑵陆域：供旅客集散、货物装卸、货物堆存和转载之用，要求有适当的高程、岸线长度和纵深。岸边建有码头，岸上设港口仓库、堆场、港区铁路和道路，并配有装卸和运输机械，以及其它种辅助设施和生设施。

码头，堆场属于港口的陆域部分，上海港外高桥港区港口堆场又称货场。

港口用以堆存和保管待运货物的露天场地。

港口堆场分类按货物种类及使用特点分类：散货堆场，集装箱堆场大连港是海港，不冻港，天然港，跨越码头与人工岛之间的连接通道被称为栈桥

港区道路在港口中，对于汽车和装卸流动机械共同行驶的道路宽度一般不应小于12米建筑变形缝构造●变形缝分类——伸缩缝(温度缝)—对应昼夜温差引起的变形；沉降缝—对应不均匀沉降引起的变形；防震缝—对应地震可能引起的变形

第二节桥梁工程道路工程桥墩的作用是支承在其左右两跨上部结构通过支座传来的垂直力和水平力桥台设在桥身两端，其作用除支承桥跨结构外还要与路堤衔接并防止路堤滑塌，桥墩设在两桥台之间，用是支承桥跨结构。简单论述题城市道路类型各自的特点跑道道肩：是在跑道纵向侧边和相接的土地之间有一段隔离的地段，这样可以在飞机因测风偏离跑道中心线时，不致引起损害。机场净空区：为了保障飞机的起降安全或机场的正常使用,沿机场周围设置的没有影响飞行安全的障碍物的区域是机场净空区道路通行能力：在正常条件下，一条道路在单位时间内可通过的车辆数。主干道的设计年限为20年路基边坡:为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面叫边坡。一般在路基和路堑中有边坡。路堑通过开挖天然地面做成的路基。是供各种车辆和行人通行的工程设施。概述盾构法施工是以盾构作为施工机械在地面以下暗挖修筑隧道的一种施工方法。盾构是一种钢制的活动防护装置，或活动支撑；盾构是既可支承地层压力，又可以在地层中推进的活动钢制圆形或半圆形装置。地下铁道的施工方法主要分为明挖法，暗挖法两大类.暗挖法明挖法管片拼装系统道路的可行性研究是指一种对道路投资项目在投资决策之前，对拟建项目进行全面技术经济分析的科学论证，是一种在投资前通过调查、研究、分析，选择最小的耗费、取得最佳经济效益和社会效果的手段。选择题料石是由人工或机械开采出的较规则的六面体石块.地下铁道的施工方法主要分为明挖法，暗挖法两大类.高速公路定线的原则包括线路与城市应有一定的距离，道路的设计标高高于整个自然地面,需全部填土行成路基的是路提，轨道间宽度1435mm，这个轨道是标准轨，港池，锚地，进港航道组成属于港口水域，一、港口规划与布置1、港口组成

水域：港口水域可分为港外水域和港内水域。港内水域包括港内航道、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。在内河港口，为便于控制，船舶逆流靠离岸。当船舶从上游驶向顺岸码头时，先调头，再靠岸；当船舶离开码头驶往下游时，要逆流离岸，然后再调头行驶。为此，要求顺岸码头前水域有足够宽度。

陆域：供旅客上下船、货物装卸、货物堆存和转载之用，要求有适当的高程、岸线长度和纵深。岸边建有码头，岸上设港口仓库、堆场、港区铁路和道路，并配有装卸和运输机械，以及其它各种辅助设施和生活设施。⑴水域：供船舶航行、运转、锚泊和停泊装卸之用，要求有适当的深度和面积，水流平缓，水面稳静。

水域包括进港航道、港地、锚地、防波堤等。 港口水域可分为港外水域和港内水域，港外水域包括进港航道和港外锚地；港内水域港内航道、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。港池，锚地，进港航道组成属于港口水域，⑵陆域：供旅客集散、货物装卸、货物堆存和转载之用，要求有适当的高程、岸线长度和纵深。岸边建有码头，岸上设港口仓库、堆场、港区铁路和道路，并配有装卸和运输机械，以及其它种辅助设施和生设施。

码头，堆场属于港口的陆域部分，上海港外高桥港区港口堆场又称货场。

港口用以堆存和保管待运货物的露天场地。

港口堆场分类按货物种类及使用特点分类：散货堆场，集装箱堆场大连港是海港，不冻港，天然港，跨越码头与人工岛之间的连接通道被称为栈桥

港区道路在港口中，对于汽车和装卸流动机械共同行驶的道路宽度