土木工程的内涵和发展史

土木工程的内涵和发展史

土木工程是一种工程分科，指用砖、混凝土、钢材、建筑塑料、铝合金等建筑材料修建房屋、道路、桥梁等工程的生产活动和工程技术。土木工程学指运用数学、物理等基础知识力学、材料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、修建各种建筑物的学科。

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民用工程军事工程§2.1

土木工程的内涵古代土木工程：新石器时代~17世纪中叶近代土木工程：17世纪中叶~20世纪中叶现代土木工程：20世纪中叶至今§2.2

土木工程的发展简史使用材料：就地取材

制作材料

树枝、石块、草砖、青铜、木工艺技术：简单的石器铁制工具、机械

石刀、石斧锯、钻、起重机工程分工：分工日益细致，木工、瓦工、雕工等主要以经验的摸索和师徒间的传授为主，缺乏理论上的依据和指导。§2.2.1

古代土木工程(5000B.C~17世纪中)

古代建筑主要由土、木头和石头等建造的，这就是“土木”一词的由来。大规模的建筑活动是从奴隶社会开始的。

金字塔反映了古埃及的几何、测量和起重机械知识已达到了相当高的水平。中国古代规模最宏大的防御工程—万里长城。河北赵州桥是我国古代石拱桥的杰出代表。四川都江堰，春秋战国时期建造相当规模的水利工程。该时期的代表性建筑金字塔胡夫大金字塔的４个斜面正对东、南、西、北四方，误差不超过圆弧的３分，底边原长２３０米，塔原高１４６．５米，因顶端剥落，现高１３６．５米，相当于一座４０层摩天大楼。塔身由大小不一的２３０万块巨石组成，每块重量在１．５吨至１６０吨，石块间合缝严密，不用任何粘合物。胡夫金字塔工程浩大，结构精细，其建造涉及测量学、天文学、力学、物理学和数学等各领域，被称之为人类历史上最伟大的石头建筑，至今还有许多未被揭开的谜。1872年，考古学家在胡夫金字塔中发现了一条宽20厘米左右的通道，这个通道是从一个还没有修建完成的房间向上延伸的。考古学家相信，在通道尽头的石板后，就隐藏着迄今为止都没有被找到的法老胡夫的墓穴。2002年9月，“金字塔漫游者"机器人对胡夫金字塔内的王后殡室南通道进行探秘。机器人在金字塔内一个通道行走了大约61米后，在一堵石门上钻了一个孔。通过机器人的摄像头，人们看到的是一间空无一物的小房间，而在房间的另一头，是另外一扇密封的石门。金字塔的建造方法考古学界，关于金字塔的建造方法主要有两种观点。一种观点认为，古埃及人使用了一种类似桔槔(gao)的起重设备，将巨大的石块一层层堆砌起来。桔槔是一种现在仍在使用的基于杠杆原理的汲水工具。另一种观点认为，古埃及人建造了一个坡道，这个坡道与金字塔的一个面垂直，巨石是经由坡道运送上去的。

古代土木工程典范希腊神殿古代土木工程典范古罗马斗兽场古代土木工程典范索菲亚大教堂古代土木工程典范法国的巴黎圣母院

古代土木工程典范罗马的圣彼得大教堂

古代土木工程典范印度的泰姬陵

中国古代土木工程典范

－－砖石结构中国长城万里长城万里长城

长城是中华民族的象征，全长一万二千多里，是世界上最伟大的建筑之一。长城始建于秦始皇时期，经过历代的增补修筑，现在我们能看到的长城几乎都是明代所建。

八达岭长城是明长城中保存最好的一段，也是最具代表性的一段，是明代长城的精华，这里是长城重要关口居庸关的前哨，地势险要，城关坚固，历来是兵家必争之地。中国古代土木工程典范

－－桥梁工程河北赵州桥赵州桥

赵州桥是世界上最早的敞肩式拱桥。座落在河北赵县,因赵县古时称为赵州，所以称为赵州桥。桥全长50米，桥面宽10米，跨度37米。

赵州桥独到的特点：桥身弧形平缓，既节约石料又便于行人和四辆行走，敞肩拱的运用，既能减轻了桥身重量，又利于排洪。赵州桥无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上都达到极高成就。中国古代土木工程典范

－－水利工程四川都江堰都江堰都江堰位于都江堰市城西的岷江上，是由战国时秦国蜀郡太守李冰父子于公元前250多年主持始建的，至今还在使用的大型水利灌溉工程。这项工程主要有鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分构成，科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水患，使川西平原成为“天府之国”。目前灌溉面积已达40余县，１９９８年超过一千万亩。

中国古代土木工程典范

－－木构架＋砖墙山西应县木塔－－世界上最高的木建筑

中国古代土木工程典范

孔庙孟庙的亚圣殿中国古代土木工程典范清朝紫禁城中国古代土木工程典范布达拉宫中国古代土木工程典范

－－水利工程隋朝京杭大运河－－世界历史最长的人工运河§2.2.2

近代土木工程(17世纪中~20世纪中)

有力学和结构理论作为指导砖、瓦、木、石等建筑材料得到广范的使用，混凝土、钢材、钢筋混凝土和早期的预应力混凝土得到发展施工技术进步很大，建造规模日益扩大，建造速度大大加快

该时期的代表性事件1638年伽利略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。1687年牛顿总结了力学三大定律。1744年欧拉建立了柱的压屈理论。1825年纳维建立了土木工程种结构设计的容许应力设计法。1824年发明了波特兰水泥。1859年发明了转炉炼钢法，提高了钢材的产质量。1867年发明了钢筋混凝土。1886年应用预应力混凝土。1906年美国旧金山大地震，1923年日本关东大地震，推动了结构动力学和工程抗震技术的发展。近代土木工程典范芝加哥的保险公司大楼－－高层建筑的开始近代土木工程典范法国的艾菲尔铁塔近代土木工程典范纽约的帝国大厦近代土木工程典范林肯纪念堂近代土木工程典范法国巴黎的萨伏伊别墅近代土木工程典范苏伊士运河近代土木工程典范巴拿马运河近代土木工程典范旧金山的金门桥－－世界第一座单跨超过千米的大桥中国近代土木工程典范京张铁路中国近代土木工程典范上海国际饭店中国近代土木工程典范钱塘江大桥现代土木工程发展史现代土木工程的历史跨度：第二次世界大战后至今现代土木工程所用材料新型材料、功能材料得到应用如轻骨料混凝土、高性能混凝土、铝合金材料、塑钢材料、纳米材料现代土木工程典范马来西亚的石油双塔大厦现代土木工程典范芝加哥的西尔斯大厦现代土木工程典范加拿大的多伦多电视塔现代土木工程典范联合国总部大厦现代土木工程典范悉尼歌剧院现代土木工程典范纽约的西格拉姆大厦现代土木工程典范法国的朗香教堂现代土木工程典范纽约的世界贸易中心现代土木工程典范卢浮宫现代土木工程典范迪拜塔

正在兴建中的阿联酋"迪拜塔"已建至第141层，达512.1米，高度和层数已超越台北的101大楼，正式成为全球第一高楼。这个耗资10亿美元的建筑将于明年落成，届时大楼高超过160层，最终高度818米。

现代土木工程典范日本明石海峡大桥现代土木工程典范日本青函海底隧道中国现代土木工程典范香港汇丰银行大厦第四代香港汇丰银行总行大厦是由著名建筑师诺曼·福斯特设计，由构思到落成需时6年时间。整座建筑物高180米，共有46层楼面及4层地库，使用了30,000公吨钢及4,500公吨铝建成。

整个设计的特色在于内部并无任何支撑结构，所有支撑结构均设于建筑物外部，使楼面实用空间更大。而且玻璃幕墙的设计，能够善用天然光。加上其设计灵活，可按实际需要轻易进行扩建工程而不影响原有楼层。

中国现代土木工程典范香港中国银行大厦香港中国银行大厦由贝聿铭建筑师事务所设计。总建筑面积12.9万平方米，地上70层，总高367.4米(其中建筑高度315.4米，顶层天线高度52米)，平面为边长52米的正方形，对角线分成的4个三角形各不相同，楼顶倾斜，整个建筑像一个富有变化的多面体。结构采用4角12层的巨型钢柱支撑，斜撑采用钢--混凝土，室内无一根柱子。

中国现代土木工程典范香港新国际机场中国现代土木工程典范上海金贸大厦中国现代土木工程典范深圳地王大厦地王大厦为深圳第一高层建筑，高383.95米，共81层。于1996年完工。建成时是亚洲最高建筑，也是全国第一个钢结构高层建筑。

69层商业大楼的建筑体形的设计灵感来源于中世纪西方的教学和中国古代文化中通，透，瘦的神髓，它的宽与高之比例为1：9，创造了世界超高层建筑最“扁”最“瘦”的记录。中国现代土木工程典范上海东方明珠电视塔东方明珠广播电视塔由三根直径为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，塔高468米，是亚洲第一高塔，也是世界第三高塔，仅次于加拿大多伦多电视塔（553米）和俄罗斯的莫斯科奥斯坦金电视塔（533米），建筑总面积近7万平方米。

中国现代土木工程典范台北的国际金融中心大厦台北101（Taipei101），原名台北国际金融中心（TaipeiFinancialCenter），楼高508公尺，地上101层，地下5层。其英文名称Taipei101除代表台北，还有“Technology、Art、Innovation、People、Environment、Identity”（技术、艺术、创新、人民、环境、个性）之意义。

中国现代土木工程典范上海环球金融中心2007年9月14日，矗立于浦东陆家嘴金融贸易区中心的当今建筑屋顶高度和人可到达高度均创世界第一的高楼———上海环球金融中心工程提前实现结构封顶。上海环球金融中心屋顶高度达492米，超过了目前屋顶高度世界第一的中国台北101大厦（480米）；其在100层、距地面472米的观光天阁，也是世界上人所能到达的最高高度，超过了目前世界第一观景平台的加拿大CN电视塔（447米）。中国现代土木工程典范四川万县钢筋混凝土组合拱桥－－拱跨420m，居世界第一中国现代土木工程典范广西邕江大桥中国现代土木工程典范江阴长江大桥中国现代土木工程典范香港青马大桥中国现代土木工程典范上海东海大桥目前，世界上在外海已经建成的跨海大桥最长的也只有16公里，而东海大桥建设总长32.5公里，是名副其实的“世界之桥”。２００２年６月２６日正式开工建设，于2005年5月25日实现结构贯通。大桥宽31.5米，分上、下行双幅桥面，双向6车道，设计时速每小时80公里。大桥全线按高速公路标准设计，设计基准期为100年

中国现代土木工程典范北京工人体育馆中国现代土木工程典范北京国家体育馆中国现代土木工程典范大瑶山隧道中国现代土木工程典范青藏铁路中国现代土木工程典范四川二滩水电站中国现代土木工程典范三峡水利枢纽工程2006年5月２０日我国在长江三峡建成世界最大水坝。这标志着为“驯服”万里长江而建造的三峡水利枢纽主体工程宣告完成。三峡大坝最后一仓混凝土于２０日１４时浇筑完毕，至此全长２３０９米的三峡大坝全线达到海拔１８５米的设计高程，大坝具备全线挡水能力。

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