《土木工程概论》结业论文

  土木工程的英文是Civil Engineering ,直译 为 民用工程 ,是工程(指土木建筑或其他生产、制造部门用比较大而复杂的设备来进行的工作,如机械工程、化学工程、土木工程、水利工程等)分科之一。广义上来看,它 既 是 指建设的对象,即建造在地上,地下,水中的工程设施,也 是 指应用的材料设备和进行的勘测,设计施工,保养,维修等专业技术。

  其含义可以从以下两个方面来理解:一层是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施;另一层是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。

  在实际应用中土木工程需要解决的问题主要有:

  (1)、为人类活动需要(既有物质发面的也有精神方面的)提供功能良好、舒适美观的空间和通道,同时还表现为防水患、兴水利以及环境治理等方面。这是土木工程的更本目的和出发点。

  (2)、抵御自然灾害或人为作用力。前者如地震、风灾、水灾等作用;后者如工程振动、人为破坏等。这是土木工程存在的原因。

  (3)、要充分发挥材料的作用。因为材料问题是建造土木工程的根本条件,即是其物质基础。

  (4)、要通过有效的技术途径和组织手段,利用各个时期社会能够提供的物质设备条件,“好、快、省”地组织人力、物力、财力,把社会所需要的工程设施建造成功,付诸实用。这样才能有土木工程的最终归宿。

  目前根据土木工程的已有的基本类型可以分为:建筑工程、桥梁工程、公路与城市交通工程、铁路工程、隧道工程、水利工程、港口工程、海洋工程、给水排水工程、环境工程等。

  作为一个重要的基础学科,土木工程有其重要的属性:综合性,社会性,实践性,统一性。它 为国民经济的发展和人民生活的改善提供了重要的物质技术基础,对众多产业的振兴发 展 了促进作用,工程建设是形成固定资产的基本生产过程,因此,建筑业和房地产成为许多国家和地区的经济支柱之一。

  早在远古时代,人类就开始了原始的土木工程活动。黄河流域的仰邵文化遗址和西安半坡遗址发现了有供居住的浅穴和直径为5—6米的圆形房屋。我国古代的建筑多采用木结构,并逐渐形成与此相适应的风格。公元14世纪建造的北京故宫就是世界上现存的最大最完整的古代木结构宫殿建筑群,应县木塔是世界上最高的木建筑。与此同时,欧洲以石拱结构为主的古代房屋建筑也达到了很高的水平。意大利的比萨大教堂,法国的巴黎圣母院,罗马的圣彼得大教堂均反映了欧洲这一时期建筑施工和结构的最高成就。自17世纪中叶到20 世纪40年代第二次世界大战结束为止的300年间,国外的建筑取得了长足的进步。由此,土木工程进入了定量分析阶段。一些理论的发展,新材料的出现,新工具的发明,都使该科学日渐完善和成熟。二战后,许多国家经济的飞跃发展,现代科学技术日益进步,为土木工程的进一步发展提供了强大动力和物质基础。在我国,土木工程在这一段时间内更是突飞猛进。建筑,桥梁,道路,隧道等,无论是在技术理论上,还是在基础建设上,都取得了巨大的成就。

  人们生活水平不断提高,也要求愈加舒适的居住环境。在这种情况下,建筑的发展直接推动了土木工程的发展。远古时代,人们巢居穴处。石器时代,人们开始利用工具建造简单的住房。到明清时期,中国的木结构建筑技术和规模都达到了顶峰。解放后,随着基础建设投入的不断加大,一座座高楼象雨后春笋一样涌现。

  建筑工程是兴建房屋规划,勘测,设计,施工的总称。目的是为人类的生产和生活提供场所。

  房屋建筑一般包括:(1)埋在地下的基础和地下室(2)承载外力并把力传到基础的柱子,楼板,梁,框架墙,屋盖及支撑体系(3)四周的维护结构和中间的隔墙(4)房屋内外的装饰(5)控制环境的供暖,通风,空气调节,照明,防火隔声等系统(6)楼梯间,电梯或自动扶梯等垂直传输系统(7)闭路电视,电话,计算机网络等通讯体系(8)电力系统(9)卫生设备和给水排水系统(10)垃圾处理系统等十个部分。

  建筑结构说穿了,就是要使受力体的反力与内部应力与外力达到平衡。建筑首先要解决,也必须要解决的就是受力问题。解决这个问题的学科称为建筑力学。建筑力学有可以分为:静力学,材料力学和结构力学三大力学体系。建筑力学是讨论和研究建筑结构及构件在荷载和其他因素影响的工作状况,即研究建筑的强度,刚度和稳定性。在载荷作用下,承受载荷和传递载荷的建筑结构和构件会引起周围的物体对它们的作用,同时物件本身受载荷作用而产生变形,并且存在被破坏的可能性,但是结构本身就具有一定的抵抗变形和破坏的能力,而结构的承载能力的大小是与构件的材料,截面的几何尺寸,受力性质,工作条件和构造情况有关。这些关系都可以由力学关系式通过计算得以解决。

  建筑材料在建筑中有着举足轻重的作用。建筑材料是随着人类社会生产力和科学技术的提高而逐步发展起来的。人类最早穴居巢处,几乎没有建筑材料的概念。后来进入到石器铁器时代,才开始掘土凿石为洞,伐木搭竹为棚,利用最原始的材料建造最简陋的房屋。再后来,用黏土烧制砖瓦,用岩石制石灰,石膏,建筑材料从天然提取进入了人工制造阶段,为建造较大的房屋创造了条件。18世纪后,科学技术的发展促使建筑材料进入了一个新的发展阶段,钢铁,水泥,混凝土及其他材料的相继问世,为现代的建筑奠定了基础。20世纪后,建材性能和质量的弊端改善,品种的不断增加,以有机材料为主的化学建材异军突起,一些具有特殊功能的建材如绝热材料,吸声隔热材料,耐火防火材料,防水抗渗材料,防爆防辐射材料应运而生,这些材料为房屋建筑提供了强有力的物质保障。现在建筑中,工程质量的优劣通常与所采用材料的优劣,性能及使用的合理与否有直接的联系。在满足相同技术指标和质量要求的前提下,选择不同的材料不同的使用方法,都对工程的造价有直接的影响。

  在建筑过程中,建筑工程施工是和与建筑力学,建筑材料同样重要的一个环节。建筑施工是将设计者的思想,意图及构思转化为现实的过程,从古代的穴居巢处到现在的摩天大楼,从农村的乡间小道到城市的高架道路都需要通过“施工”的手段来实现。一个工程的施工包括许多工种工程,诸如土方工程,桩基础工程,混凝土结构工程,钢机构工程,结构吊装工程,防水工程等,各个工种工程都有自己的规律,都需要根据不同的施工对象及施工环境条件采用相应的施工技术,在土建施工的同时,需要与有关的水电,风暖及其他设备组成一个整体,各工程之间合理的组织与协调,更好的发挥投资的效益。土木工程施工在发挥效益的同时,还要严格按照国家颁发的有关施工技术规范,从而进一步提高我国的施工水平,保证施工质量,降低工程成本。

  任何建筑无不修建在地球表面的地层上,建筑的重量最后都会传给地层,由地层来承受。支撑建筑的地层被统称为地基,建筑物在地面以下并将上部结构的自重与所承担的载荷传递到地基上的构件或部分构件称为基础。地基,基础和上部结构是建筑物的三个不可分割的部分。三者虽然功能不同,但在载荷的作用下,它们彼此相关,是共同作用的整体。地基可分为天然地基和人工地基,基础根据埋深分为深基础和浅基础。,基础和地基的质量是保证建筑物的安全和正常使用的关键所在,建筑物的地基在建筑物的载荷作用下既要保持整体的稳定性又要是地基产生的沉降在建筑物许可范围内,而地基本身应有足够的强度,刚度和耐久性,同时还要考虑修基础的方法和必要的挡土挡水及相关措施。

  随着人们生活的水平的不断提高,人们对自己所处的建筑空间已经不仅仅单纯从数量上提出更高的要求,而且从质量上也提出了更高的要求,要求环境美观,有一定的舒适度。这就需要对建筑进行必要的装修。如果说建筑主体工程构成了建筑的骨架,那么装饰后的建筑则成了有血有肉的有机体,最终以丰富的,完善的面貌出现在人们的面前,最佳的建筑应该充分体现各种装饰材料的有关特性,结合现有的施工技术,最有效的手法,来达到构思所要表达的效果。建筑装修要考虑建筑空间的使用要求,保护主体机构免受损害,给人以美的享受,满足消防疏散的要求,装饰材料和方案的合理性,施工技术和经济的可行性等。房屋建筑发展的同时,像房屋建筑一样影响着人们生活的道路,桥梁,隧道等也取得了长足的发展。

  改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,尤其是高速公路建设,从无到有,现已建成8700km。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展,跨越大江(河)、海峡(湾)的长大桥梁建设也相继修建并投入使用,一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥,形式多样,工程质量不断提高。为公路运输提供了安全、舒适的服务。 随着经济的发展、综合国力增强,我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用,为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道,保证了建设资金来源。众多桥梁工作者,充分认识到这一可贵机遇,竭尽全力,发挥聪明才智,为我国公路桥梁建设事业努力工作。

  随着现在社会正在从工业社会向信息社会转变,土木工程也被注入一些新的血液:

  1 、建筑材料向高性能、多品种和组合利用方向发展。传统材料既要改善其性能,又要增加其品种;组合材料要大力加以开发。用两种或两种以上材料组合,利用各自的优越性开发出高性能的便于使用的建筑制品,应该成为 21 世纪土木工程的一个重要特征 。

  2 、工程项目向更高、更深、更快的方向发展。据了解,截止到目前,上海的高层建筑包括在建的和已建已有近 200 幢,其中高达 420.5 米金贸大厦是中华第一楼。日本竹中公务店技术研究提出的摩天楼( Sky City )方案,为一座底宽 400m 见方,地下 60m 深,低上 1000m 高的六边形建筑,总建筑面积 800 万平方米,可居住 3.5 万人。

  3 、可持续性的土木工程。这是一种在环境和生态上自觉的绿色建筑( green architecture )——指有能源意识、能促进自然资源保护的建筑。现在已有马来西亚的 Menere Mesiniaga/IBM Building 塔楼。

  4 、大力发展计算机技术在土木工程中的应用。计算机技术已经在建筑材料的制造和生产、各类土木工程的设计、计算、施工和研究、开发等领域得到日益广泛的应用。与此同时,智能建筑(高科技建筑或聪明建筑)也渐渐出现了。第一幢职能大厦于 1984 年在美国哈特福得( Hartford )时建成。我国于 90 年代才起步,但迅猛发展的势头令世人瞩目。

  5 、土木工程的计算机仿真分析技术的发展。利用计算机仿真分析可进行原型模拟实验,如火灾、洪水、地震、核事故等灾害的原型实验。目前,已有不少抗洪防灾防真软件研制成功。

  总的来说土木工程是一门古老的学科,并已取得了巨大成就。未来的土木工程将在人们的生活中占据更重要的地位。地球环境的日益恶化,人口的不断增加,人们为了争取生存,为了争取更舒适的生存环境,必将更加重视土木工程。在不久的将来,一些重大项目将会陆续兴建,耸入云霄的摩天大楼,横跨大洋的桥梁,更加方便的交通将不再是梦想。科技的发展和地球不断恶化的环境必将促使土木工程向太空和海洋发展,为人类提供更广阔的生存空间。近年来,工程材料主要是钢筋,混凝土,木材和砖材,在未来,传统材料将得到改观,一些全新的更加适合建筑的材料将问世,尤其是化学合成材料将推动建筑走向更高点。同时,设计方法的精确化,设计工作的自动化,信息与智能化技术的引入,将会带给人们一个更加舒适的居住环境。简言之,理论的发展,新材料的出现,计算机的应用,高新技术的引入等都将使土木工程有一个新的飞跃,无论是质的还是量的。