土木工程概论教案

土木工程概论 教案 中职数学基础模块教案 下载北师大版¥1.2次方程的根与系数的关系的教案关于坚持的教案初中数学教案下载电子教案下载 《土木工程概论》教学大纲 一、本课程的教学目的: 通过本课程的学习，使学生对土木工程专业的了解和热爱，产生深厚的兴趣，巩固专业思想，激发学习的主动性和积极性，为今后的学习奠定必要的基础。 二、本课程的教学要求: 1、要求学生了解土木工程、测量工程专业培养目标的人材素质要求; 2、使学生了解土木工程的发展历史及主要类型; 3、使学生了解土木工程中的一般知识，了解建筑工程、地下工程、桥梁工程和道路工程等基础知识，并对土木工程建设中的设计、施工和管理等一般概念及土木工程的新技术和发展趋势有一定的了解。 三、本课程的教学内容 第一章 绪论(3学时) 1.了解土木工程的定义; 2.了解土木工程的历史和重要性; 第二章 土木工程材料(3学时) 1.了解土木工程使用的各种材料及其应用概况; 2.了解工程结构与材料发展的关系; 3.材料工业的新发展及展望。 第三章 基础工程(3学时) 1. 了解工程地质勘察的意义; 2(掌握不同的基础形式:浅基础和深基础; 3(掌握不均匀沉降的危害; 4(了解地基处理的方式。 第四章 建筑工程(4学时) 1. 掌握基本构件; 2. 掌握单层建筑，多层与高层建筑; 3. 了解建筑特种结构; 第五章 交通土建工程(4学时) 1(了解道路工程中涉及的各项工程的种类; 2(了解铁路工程中涉及的各项工程的种类; 3. 了解飞机场的规划与建设; 4. 了解隧道工程。 第六章 桥梁工程(1学时) 1. 掌握桥梁的分类与运用; 2. 了解桥梁工程的总体规划和设计要点; 3. 掌握桥梁结构形式、桥墩与桥台、桥梁基础。 第七章 港口工程(1学时) 1. 掌握港口工程规划与布置; 2. 了解码头建筑; 3. 了解防波堤和护岸建筑的设计、施工。 第八章 地下工程(1学时) 1. 了解地下工程的种类; 2. 了解地下综合体的建设; 3. 了解地下空间的开发和利用过程。 第九章 水利水电工程(2学时) 1. 了解农田水利工程; 2. 了解水电工程; 3. 了解防洪工程。 第十章 给排水工程(1学时) 1(了解城市给排水工程的组成; 2. 了解建筑给水及排水机理。 第十一章 土木 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 (3学时) 1. 掌握基础工程和结构工程的施工技术和工艺; 2. 了解现代施工技术; 3. 了解土木工程的施工组织设计; 第十二章 建设项目管理(1学时) 1. 了解建设程序和建设法规; 2. 了解建设项目管理、建设监理的概念等内容; 3. 了解工程项目的招标与投标的内容和特点 第十三章 土木工程防灾与减灾(1学时) 1. 了解什么是工程灾害; 2. 了解工程结构抗灾与改造加固技术。 第十四章 数字化技术在土木工程中的应用(1学时) 1. 了解计算机辅助设计的软件应用; 2. 了解信息化施工、智能化建筑与交通的概念; 3. 了解计算机仿真系统的应用。 第十五章 土木工程师设计方法(1学时) 1. 了解设计的基本理念; 2. 掌握荷载、应力、应变和弹性的概念; 3. 了解结构设计的一般理论和方法; 4. 了解结构安全、极限状态设计和设计过程 四、本课程的教学重点与难点 根据大土木专业的设置特点和概论类课程重在建立概念、内容宽泛、深入浅出的安排，本课程的重、难点为: 第一章 绪论 :土木工程的定义和相关工程实例的介绍; 第二章 土木工程材料:土木工程材料的基本力学性能; 第三章 基础工程:浅基础、深基础和不均匀沉降的类型和特点; 第四章 建筑工程:房屋建筑的基本构造和单层、多层与高层建筑; 第五章 交通土建工程:道路工程和铁路工程的基本体系; 第六章 桥梁工程:桥梁的分类、形式与基本结构体系; 第七章 港口工程:港口工程的类型与选用; 第八章 地下工程:地下工程的分类和特点; 第九章 水利水电工程:水利水电工程的类型、组成和作用; 第十章 给排水工程:给水方式与排水方式的选择与比较; 第十一章 土木工程施工:基础工程和结构工程的常见施工技术; 第十二章 建设项目管理:基本建设程序与法规、工程承包及监理制度; 第十三章 土木工程防灾与减灾:工程灾害的内容与防治; 第十四章 数字化技术在土木工程中的应用:计算机辅助技术在土木工程中的应用的基本概念; 第十五章 土木工程师设计方法:土木工程设计思维方法与理念等。 五、本课程的教学方法 以课堂多媒体教学为主，黑板和实例视频学习为辅。 六、教材和参考书目: 教材:《土木工程概论》，第3版，叶志明主编，高等教育出版社; 参考书:《土木工程(专业)概论》第三版，罗午福主编，武汉工业大学出版社。 七、教学 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 学时和进程安排表: 序号 章节教学内容 学时 1 第一章 绪论 3 2 第二章 土木工程材料 3 3 第三章 基础工程 3 4 第四章 建筑工程 4 5 第五章 交通土建工程 4 6 第六章 桥梁工程 1 7 第七章 港口工程 1 8 第八章 地下工程 1 9 第九章 水利水电工程 2 10 第十章 给排水工程 1 11 第十一章 土木工程施工 3 12 第十二章 建设项目管理 1 13 第十三章 土木工程防灾与减灾 1 14 第十四章 数字化技术在土木工程中的应用 1 15 第十五章 土木工程师设计方法 1 合计 30 第1章 教学 第一章 绪论 章节 教学 理解土木工程的定义，了解土木工程的发展历史。 目的 1、了解土木工程的定义和内涵; 2、了解土木工程的发展简史; 教学 要求 3、理解土木工程专业在国民经济建设中的地位和重要性; 4、了解土木工程的发展趋势。 教学 土木工程的定义和相关工程实例的介绍 重点 教学 近现代典型土木工程项目的基本资料。 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 2学时 学时 教学内容 1.1 土木工程概论课程的任务 1.2 土木工程发展历史概述 1、古代土木工程 2、近代土木工程 3、土木工程的现状 1.3 土木工程的未来 1.4 土木工程的学习建议 思考题 1、根据对土木工程定义的理解，思考身边有哪些属于土木工程, 教学内容 1.1 土木工程概论课程的任务 “土木工程”包括哪些内容?“土木工程”专业的学生要学习哪些知识、掌握哪些基本技能、具备哪些能力?怎样才能学好等?回答这些问题便是本书的主要任务。 土木工程的内容非常广泛，它和广大人民群众的日常生活密切相关，在国民经济中起着非常重要的作用。 土木工程的范围包括房屋建筑工程、公路与城市道路工程，铁路工程，桥梁工程，隧道工程，机场工程，地下工程，给水排水工程，港口、码头工程等。 1.2 土木工程发展历史简述 土木工程的发展经历了古代、近代和现代三个阶段。 现代土木工程的特点有: ?功能要求多样化;?城市建设立体化;?交通工程快速化;?工程设施大型化。 1.3 土木工程的未来 土木工程目前面临的形势是: ?信息(包括计算机、通讯、网络等)工业的迅猛发展。?航空、航天事业等高科技事业的发展。?地球上居住人口激增，而地球上的土地资源是有限的，并且会因过度消耗而日益枯竭。?生态环境受到严重破坏，随着工业的发展、技术的进步而人类生存环境却日益恶化。 (1)重大工程项目将陆续兴建 ?为了解决城市土地供求矛盾，城市建设将向高、深方向发展。 ?目前高速公路、高速铁道的建设仍呈发展趋势。 ?在航空港及海港和内河航运码头的建设也会在不久的将来取得巨大的进步。 (2)土木工程将向太空、海洋、荒漠地开拓。 (3)工程材料向轻质、高强、多功能化发展(21世纪在工程材料方面希望有较大突破:?传统材料的改性;?化学合成材料的应用) (4)设计方法精确化、设计工作自动化 (5)信息和智能化技术全面引入土木工程 将信息、计算机、智能化技术等高新技术用于土木工程将是今后相当长时间内的重要发展方向。 ?信息化施工 信息化施工还可通过网络与其他国家和地区的工程数据库联系，在遇到新的疑难问题时可及时查询解决。信息化施工可大幅度提高施工效率和保证工程质量，减少工程事故，有效控制成本，实现施工管理现代化。 ?智能化建筑 智能化建筑满足的要求:一是房屋设备用先进的计算机系统监测与控制，并可通过自动优化或人工干预来保证设备运行的安全、可靠、高效。二是安装了对居住者的自动服务系统。 ?智能化交通 智能化交通一般包括以下几个系统:A、先进的交通管理系统;B、交通信息服务系统;C、车辆控制系统;D、车辆调度系统;F、公共交通系统等。它应具有信息收集，快速处理，优化决策，大型可视化系统等功能。 ?土木工程分析的仿真系统 用此技术指导设计可大大提高工程结构的可靠性。 (6)土木工程的可持续发展 在建设与使用土木工程过程中与能源消耗，资源利用，环境保护，生态平衡有密切关系，对贯彻“可持续发展”原则影响很大。 1.4 土木工程的学习建议 (1)科学、技术与工程的关系 科学是关于事物的基本原理和事实的有组织、有系统的知识。科学的主要任务是研究世界万物发展变化的客观规律，它解决一个为什么的问题。 技术则是指将科学研究所发现或传统经验所证明的规律转化成为各种生产工艺，作业方法，设备装置等，它解决一个如何实现的问题。技术的主要任务是为生产某种满足人类需要的产品而服务。 工程是指自然科学或各种专门技术应用到生产部门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。 (2)土木工程的知识、能力和素质要求 我国高等土木工程专业的培养目标是: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，获得土木工程工程师基本训练，具有创新精神的高级工程科学技术人才，毕业后能从事土木工程设计、施工与管理工作，具有初步的工程规划与研究开发的能力。 在土木工程学科的系统学习中，实践经验中得出以下几点值得重视: ?自主学习能力; ?综合解决问题的能力; ?争强、创新能力; ?协调、管理能力。 第2章 教学 第二章 土木工程材料 章节 教学 了解土木工程材料的一般性质和主要工程材料的优缺点 目的 1、了解土木工程材料的种类、特点使用范围; 教学 要求 2、了解常用土木工程材料的使用范围。 教学 混凝土材料和钢材等常见土木工程材料的特点。 重点 教学 土木工程材料的基本力学性能 难点 教学 多媒体为主、板书为辅。 方式 计划 3学时 学时 教学内容 2.1 早期土木工程材料 2.2 近代土木工程材料 2.3 现代土木工程材料 思考题 1、你家的房子是采用哪种土木工程材料, 2、你所了解的新型土木工程材料有哪些，都应用在哪了, 教学内容 材料一般分为金属材料和非金属材料两大类。 材料按功能分为:结构材料(承受荷载作用的材料)和功能材料(具有专门功能的材料)。 材料按用途分:如建筑结构材料;桥梁结构材料;水工结构材料;路面结构材料;建筑墙体材料;建筑装饰材料;建筑防水材料;建筑保温隔声材料等。 了解材料在土木工程中的作用主要应从三个方面去认识:材料对保证工程质量的作用;材料对工程造价的影响;材料对工程技术进步的促进作用。 2.1 早期土木工程材料(砖、瓦、砂、石、灰、木材) 砖、瓦、砂、石、灰可统称为地方材料，由于其工程用量大，原料价格低，一般都在当地或附近地区采购。 1、砖 砖是一种常用的砌筑材料。广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。 按照生产工艺分为烧结砖和非烧结砖;按所用原材料分为粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、炉渣砖和灰砂砖等;按有无孔洞分为空心砖、多孔砖和实心砖。 2、瓦 瓦是屋面材料。瓦的种类较多，按所用材料分，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、钢丝网水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃钢瓦、沥青瓦等;按形状分，有平瓦和波形瓦两类。 3、砂 砂是组成混凝土和砂浆的主要组成材料之一，是土木工程的大宗材料。 砂一般分为天然砂和人工砂两类。按其产源不同，天然砂可分为:河砂、海砂和山砂。 4、石 凡采自天然岩石，经过加工或未经加工的石材，统称为天然石材。包括:?毛石?料石?饰面石材?色石渣?石子 5、灰 凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。胶凝材料可分为无机与有机两 大类。无机胶凝材料可按照其硬化条件分为气硬性与水硬性两种。只能在空 气中硬化的称为气硬性胶凝材料，如石膏、石灰。既能在空气中又能在水中硬化的称为水硬性胶凝材料，如水泥。 6、木材 木材具有很多优点，如轻质高强;易于加工;有较高的弹性和韧性;能承受冲击和振动作用;导电和导热性能低;木纹美丽;装饰性好等。但木材也有缺点，如构造不均匀，各向异性;易吸湿、吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形;易燃、易腐等。 影响木材强度的主要因素为含水率(一般含水率高，强度降低)，温度(温度高，强度降低)，荷载作用时间(持续荷载时间长，强度下降)及木材的缺陷(木节、腐朽、裂纹、翘曲、病虫害等)。 工程中木材又常分为原木、锯材及各类人造板材。 2.2 近代土木工程材料 1、钢材 钢材品质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪切强度都很高。有一定的塑性和很好的韧性、良好的加工性能。土木工程所使用的钢材大多为低碳钢和低合金结构钢。 2、水泥 水泥是水硬性胶凝材料，即加水拌合成塑性浆体，能在空气中和水中凝结硬化，可将其他材料胶结成整体，并形成坚硬石材的材料。 (1)水泥的定义和分类 水泥按其用途及性能分为三类:通用水泥、专用水泥、特性水泥。 水泥按其主要水硬性物质名称分为:硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥，磷酸盐水泥，以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥。 (2)硅酸盐水泥 水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的初凝;随着塑性的消失，水泥浆体开始产生强度，此时称为水泥的终凝;水泥浆体由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。水泥浆体终凝后，其强度会随着时间的延长不断增长，并形成坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。 (3)其他品种水泥有:快硬硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥、高铝水泥、膨胀水泥。 3、混凝土 混凝土(简写为砼)是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶结材料、骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。混凝工具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点;同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽，使用范围十分广泛。 (1)混凝土的种类 按胶凝材料不同，分为水泥混凝土(又叫普通混凝土)、沥青混凝土、石膏混凝土及聚合物混凝土等;按表观密度不同，分为重混凝土(ρ>2600 kg,m3)、普通混凝土 (1950~2 600 kg,m3)、轻混凝土(ρ<1950kg,m3);按使用功能不同，分为结构用混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土及防辐射混凝土等;按施工工艺不同，又分为喷射混凝土、泵送混凝土、振动灌浆混凝土等。 为了克服混凝土抗拉强度低的缺陷，将水泥混凝土与其他材料复合，出现了钢筋混凝土，预应力混凝土，各种纤维增强混凝土及聚合物浸渍混凝土等。 (2)普通混凝土 普通混凝土是由水泥、粗骨料、细骨料和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。 (3)特种混凝土 A、轻骨料混凝土 B、纤维增强混凝土(简称FRC) C、聚合物混凝土 D、碾压混凝土 E、自密实混凝土 ( 4)钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土 钢筋混凝土是指配置钢筋的混凝土。 预应力混凝土一般指预应力钢筋混凝土，通过张拉钢筋，产生预应力。预应力的产生，按张拉钢筋的方法可分为机械法、电热法和化学法;按施加预应力的顺序可分为先张法和后张法。 2.3 现代土木工程材料 1、新型混凝土 (1)高强度混凝土;(2)高性能混凝土;(3)纤维混凝土; 2、高分子和新型材料 (1)沥青、沥青制品与其他防水材料 沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属衍生物所组成的混合物。 高分子新型防水卷材有三大类:橡胶类防水卷材，塑料类防水卷材，橡塑共混型防水卷材。 (2)玻璃、陶瓷制品 玻璃不仅有采光和防护的功能，而且是良好的吸声、隔热及装饰材料。 陶瓷是由适当成分的粘土经成型、烧结而成的较密实材料。 常用陶瓷材料的品种可分为:陶瓷锦砖(马赛克)，陶瓷墙地砖，陶瓷釉面砖，卫生陶瓷。 (3)塑料与塑料制品 塑料是以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料。 (4)绝热材料 将不易传热的材料，即对热流有显著阻抗性的材料或材料复合体称为绝热材料。绝热材料是保温、隔热材料的总称。分为无机绝热材料和有机绝热材料两大类。 (5)吸声材料 吸声材料是指能在较大程度上吸收由空气传递的声波能量的材料。 常用的吸声材料有:?无机材料?有机材料?多孔材料?纤维材料。 (6)装饰材料 对建筑物主要起装饰作用的材料称装饰材料，装饰材料应具有装饰功能、保护功能及其他特殊功能。装饰功能即装饰效果，是由质感、线条和色彩三个因素构成的。 按其在建筑物的装饰部位予以分类:外墙、内墙、地面、吊顶装饰材料。 (7)新型复合板材 ?铜丝网水泥类夹芯复合板材 ?彩钢夹芯板材 3、绿色建材 (1)“绿色建材”的基本概念及其特征 绿色建材的基本特征有: A、建材生产尽量少用天然资源，大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物。 B、采用低能耗、无污染环境的生产技术。 C、在生产中不得使用甲醛、芳香族、碳氢化合物等(不得使用铅、镉、铬及其化合物制成的颜料、添加剂和制品。 D、产品不仅不损害人体健康，而且有益于人体健康。 E、产品具有多功能，如抗菌、灭菌、除霉、除臭、隔热、保温、防火;调温、消磁、防射线、抗静电等功能。 F、产品可循环和回收利用，废弃物无污染以防止造成二次污染。 (2)绿色建材在国外的发展 (3)“绿色建材”在国内的发展 发展“绿色建材”，改变长期以来存在的粗放型生产方式，选择资源节约型、污染最低型、质量效益型、科技先导型的生产方式是21世纪我国建材工业的必然出路。 我国发展“绿色建材”取得的初步成果有: A、利用废渣类:废弃物为基料研制的砖制品取代粘土砖已趋于成熟，工程中已大量应用; B、采用化学石膏制板产品，以磷石膏、脱硫石膏、氟石膏代替天然石膏生产“绿色建材”; C、充分利用白色污染废弃物，经粉碎后，采用刨花板(或中密度板)生产技术生产保温板系列产品、复合夹心板材产品来代替木材。 D、利用稻草或农植物秸秆为填料，加水泥蒸压生产水泥草板。 E、采用高新技术生产有益于人体健康的多功能“绿色建材”。 F、水泥的生产从综合治理寻求出路。 第3章 教学 第三章 基础工程 章节 了解工程勘察的基本方法和类型;了解两类基础的特点;了解不均教学 目的 匀沉降的危害和地基处理的常用方法。 1. 了解工程地质勘察的意义; 2(掌握不同的基础形式:浅基础和深基础; 教学 要求 3(掌握不均匀沉降的危害; 4(了解地基处理的方式。 教学 浅基础、深基础和不均匀沉降的类型和特点 重点 教学 浅基础、深基础和不均匀沉降的类型和特点 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 3学时 学时 教学内容 3.1 岩土工程勘察 3.2 浅基础 3.3 深基础 3.4 不均匀沉降 3.5 地基处理 思考题 1、你认为地基不均匀沉降的危害大吗，试举例说明, 2、什么是工程地质勘察, 教学内容 岩土工程勘察、基础工程、地基处理是土木工程专业知识的重要组成部分。 3.1 岩土工程勘察 岩土工程勘察的目的主要是查明工程地质条件，分析存在的地质问题，对建筑地区做出工程地质评价。 岩土工程勘察的任务是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性状的影响，并结合工程设计、施工条件，以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提出解决问题的决策性具体建议，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。 岩土工程勘察可分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察三个阶段。 1、工程地质测绘 工程地质测绘就是填绘工程地质图，根据野外调查综合研究勘察区的地质条件，填绘在适当比例尺地形图上加以综合反映。 工程地质测绘方法有像片成图法和实地测绘法。 2、岩土工程勘探方法 勘探的方法主要有坑、槽探，钻探，地球物理勘探等。 3、原位测试 原位测试是指在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。 原位测试包括静力触探、动力触探、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。 (1)载荷试验 (2)旁压试验 适用于粘性土、粉土、碎石土、砂土、残积土、极软岩和软岩等。 (3)静力触探试验 适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。 3.2 浅基础 通常把位于天然地基上、埋置深度小于5 m的一般基础(柱基或墙基)以及埋置深度虽超过5 m，但小于基础宽度的大尺寸基础(如箱形基础)，统称为天然地基上的浅基础。 如果地基属于软弱土层(通常指承载力低于100kPa的土层)，或者上部有较厚的软弱土层，不适于做天然地基上的浅基础时，也可将浅基础做在人工地基上。 1、浅基础的类型 (1)浅基础可以按基础刚度的不同分为: ?刚性基础，是由砖、毛石、素混凝土和灰土等材料做成的基础。 ?扩展基础，当刚性基础不能满足力学要求时，可以做成钢筋混凝土基础，称为扩展基础。 (2)浅基础还可以按构造类型的不同分为: ?单独基础;?条形基础;?筏板基础和箱形基础;?壳体基础。 3.3 深基础 位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度大于5 m或大于基础宽度的基础，称为深基础。深基础有桩基础、沉井基础、地下连续墙和墩基础四种常用类型。 1、桩基础 按桩身材料划分为木桩、混凝土桩、钢筋混凝土桩、钢桩、其他组合材料桩等。 按施工方法分为预制桩、灌注桩两大类。按成桩过程中的挤土效应分为挤土桩、小量挤土桩和非挤土桩。按达到承载力极限状态时桩的荷载传递主要方式分为端承型桩和摩擦型桩。 2、沉井基础 沉井按不同的下沉方式分为就地制造下沉的沉井与浮运沉井。 3、沉箱基础 沉箱基础又称气压沉箱基础，是一种无底的箱形结构，因为需要输入压缩空气来提供工作条件而得名，常用作桥梁墩台或其它构筑物的基础。 3.4 不均匀沉降 1、不均匀沉降 不均匀沉降是反映土木工程结构地基变形的重要指标。一般是指在同一结构体中，相邻的两个基础沉降量的差值。如果差值过大，就会使相应的上部结构产生额外应力;当超过一定的限度时，还会产生裂缝、倾斜甚至破坏。 2、减少不均匀沉降的措施 当遇到地基不均匀、建筑物平面形状复杂、高差悬殊等情况时，在建筑物的特定部位设置沉降缝;还应合理安排建筑物间的距离;尽可能采用轻型结构以减轻建筑物的自重;在砌体结构中设置圈梁以增强结构整体性;合理安排施 工顺序和采用合理的施工方法等。 3.5 地基处理 1、地基处理的对象与目的 ?地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。 ?地基处理的目的是采用各种地基处理方法以改善地基条件，这些措施包括:A、改善剪切特性;B、改善压缩特性;C、改善透水特性;D、改善动力特性;E、改善特殊土不良地基的特性。 2、地基处理方法与方案选择 ?地基处理方法:换填法、预压法、强夯法、振冲法、土或灰土挤密桩法、砂石桩法、深层搅拌法、高压喷射注浆法。 ?地基处理的方案选择 3、地基处理技术的发展 第4章 教学 第四章 建筑工程 章节 以房屋建筑为例，介绍梁、板、柱、墙等基本构件;单层建筑、大 教学 跨结构的基本构造;多层及高层的结构类型及分类;烟囱、水塔、目的 水池、筒仓等特种结构的基本构造。 1、了解建筑工程的基本构件类型和特点; 2、了解建筑工程的主要类型; 教学 3、了解大跨建筑的特点，了解多层建筑的主要构成及特点; 要求 4、了解高层建筑的特点和发展; 5、了解特种结构类型和特点; 教学 房屋建筑的基本构造和单层、多层与高层建筑 重点 教学 房屋建筑的基本构造和单层、多层与高层建筑 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 4学时 学时 教学内容 4.1 基本构件 4.2 单层与多层建筑 4.3 高层与超高层建筑 4.4 特种建筑 4.5 未来展望 思考题 1、我校的教学楼由哪些部分组成的, 2、你认为建筑结构必须满足哪些功能要求, 3、高层结构的主要结构形式及特点, 教学内容 建筑工程按层数可分为单层建筑、多层建筑和高层建筑。 4.1 基本构件 建筑的基本构件可分为板、梁、柱、拱等。 1、板，指平面尺寸较大而厚度较小的受弯构件，通常水平放置，但有时也斜向设置(如楼梯板)或竖向设置(如墙板)。 板按受力形式可分为单向板和双向板。单向板指板上的荷载沿一个方向传递到支承构件上的板，双向板指板上的荷载沿两个方向传递到支承构件上的板。 2、梁，是工程结构中的受弯构件，通常水平放置，有时也斜向设置以满足使用要求。 梁的截面高度与跨度之比一般为1,8~1,16，高跨比大于1,4的称为深梁。梁的截面高度通常大于截面的宽度，但因工程需要，梁宽大于梁高时，称为扁梁。梁的高度沿轴线变化时，称为变截面梁。 梁按截面形式可分为矩形梁、T形梁、倒T形梁、L形梁、z形梁、槽形梁、箱形梁、空腹梁、叠合梁等。按所用材料可分为钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、木梁以及钢与混凝土组成的组合梁等。 按梁的常见支承方式可分为:简支梁、悬臂梁、一端简支另一端固定梁、两端固定梁、连续梁。 梁按其在结构中的位置可分为主梁、次梁、连梁、圈梁、过梁等。 3、柱，是工程结构中主要承受压力，有时也同时承受弯矩的竖向构件。 柱按截面形式可分为方柱、圆柱、管柱、矩形柱、工字形柱、H形柱、L形柱、十字形柱、双肢柱、格构柱;按所用材料可分为石柱、砖柱、砌块柱、木柱、钢柱、钢筋混凝土柱、劲性钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱和各种组合柱;按柱的破坏特征或长细比可分为短柱、长柱及中长柱;按受力特点可分为轴心受压柱和偏心受压柱。 钢筋混凝土柱是最常见的柱，广泛应用于各种建筑。钢筋混凝土柱按制造和施工方法可分为现浇柱和预制柱。 4、拱，曲线结构，主要承受轴向压力，广泛应用于拱桥，在建筑中应用较少，典型应用为砖混结构中的砖砌门窗拱形过梁，亦有拱形的大跨度结构。 4.2 单层建筑与多层建筑 1、单层建筑:可分为一般单层建筑和大跨度建筑。 (1)一般单层建筑 一般单层建筑按使用目的可分为民用单层建筑和单层工业厂房。 民用单层建筑一般采用砖混结构，即墙体采用砖墙，屋面板采用钢筋混凝土板，多用于单层住宅、公共建筑、别墅等。 单层工业厂房一般采用钢筋混凝土柱或钢结构柱，屋盖采用钢屋架结构。按结构形式可分排架结构和刚架结构。单层工业厂房通常由屋盖结构、吊车梁、柱子、支撑、基础和维护结构组成。 (2)大跨度结构 大跨度结构常用于展览馆、体育馆、飞机机库等，其结构体系有网架结构、索结构、薄壳结构、充气结构、应力膜皮结构、混凝土拱形桁架等。 2、多层建筑 多层和高层结构主要应用于居民住宅、商场、办公楼、旅馆等建筑。我国以8层为界限，低于8层者称为多层建筑， 多层建筑常用的结构形式为混合结构、框架结构。框架结构指由梁和柱刚性连接而成骨架的结构。框架结构的优点是强度高、自重轻、整体性和抗震性能好。因其采用梁柱承重，因此建筑平面布置灵活，可获得较大的使用空间。 多层建筑可采用现浇，也可采用装配式或装配整体式结构。 4.3 高层建筑与超高层建筑 高层建筑，超过一定高度和层数的多层建筑。在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑;在日本，31m或8层及以上视为高层建筑;在英国，把等于或大于24.3m得建筑视为高层建筑。中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。 高层结构的主要结构形式有:框架结构，框架—剪力墙结构，剪力墙结构，框支剪力墙结构，筒体结构等。 ?框架结构 框架结构因其受力体系由梁和柱组成，用以承受竖向荷载是合理的，在承受水平荷载方面能力很差。因此仅适用于房屋高度不大、层数不多时采用。 ?框架—剪力墙结构 剪力墙即为一段钢筋混凝土墙体，固其抗剪能力很强，故称为剪力墙。在框架—剪力墙结构中，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，这样，可以大大减小柱子的截面。 ?剪力墙结构 当房屋的层数更高时，横向水平荷载已对结构设计起控制作用，如仍采用框架—剪力墙结构，剪力墙将需布置得非常密集，这时，宜采用剪力墙结构，即全部采用纵横布置的剪力墙组成，剪力墙不仅承受水平荷载，亦用来承受竖向荷载。 ?框支剪力墙结构 两种建筑的功能完全不同，为完成这两种体系的转换，需在其交界位置设置巨型的转换大梁，将上部剪力墙的荷载传到下部柱子上。这种结构体系，我们称之为框支剪力墙体系。 ?筒体结构 筒体结构是由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系，适用于层数较多的高层建筑。筒体结构可分为框筒体系、筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。 4.4 特种结构 特种结构是指具有特种用途的工程结构，包括高耸结构、海洋工程结构、管道结构和容器结构等。 1、烟囱 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50 m; 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。 钢烟囱自重小，有韧性，抗震性能好，适用于地基差的场地，但耐腐蚀性差，需经常维护。钢烟囱按其结构可分为拉线式、自立式和塔架式。 2、水塔 水塔按建筑材料分为钢筋混凝土水塔、钢水塔、砖石塔身与钢筋混凝土水箱组合的水塔。 (3)水池 水池同水塔一样用于储水;水池多建造在地面或地下。 ?水池的分类 A、按水池的材料分为:钢水池、钢筋混凝土水池、钢丝网水泥水池、砖 石水池等。 B、按水池的平面形状分为:矩形水池和圆形水池。 C、按水池的施工方法分为:顶制装配式水池和现浇整体式水池。 D、按水池的配筋形式分为:预应力钢筋混凝土水池和非预应力钢筋混凝土水池。 ?水池的构造组成 圆形水池由顶盖、池壁和底板三部分组成。 (4)筒仓 根据所用的材料，筒仓可做成钢筋混凝土筒仓、钢筒仓和砖砌筒仓。钢筋混凝土筒仓又可分为整体式浇筑和预制装配、预应力和非预应力的筒仓。我国目前应用最广泛的是整体浇筑的普通钢筋混凝土筒仓。 (5)核电站 4.5 未来展望 建筑的发展要综合利用多种要素以满足人类居住需要的完整形象，走可持续发展之路。因此，新建筑运动的发展包括建筑科学技术的进步和艺术的创新两部分，具体包括以下五方面: (1)生态观——正视生态困难，加强生态意识 (2)经济观——力臻人居环境建设活动与经济发展良性互动 (3)科技观——充分利用科学技术，推动经济发展和社会繁荣 (4)社会观——关怀最广大的人民群众，重视社会发展的整体利益 (5)文化观——积极推动建筑文化和艺术的创造、发展和繁荣 第5章 教学 第五章 交通土建工程 章节 明确道路公路、铁路工程和隧道工程的分类和基本组成;了解机场工教学 目的 程的内容和特点。 1、明确隧道工程、道路工程、及铁路工程的主要内容和特点; 教学 要求 2、了解机场工程的内容和特点。 教学 道路工程和铁路工程的基本体系 重点 教学 道路工程和铁路工程的基本体系 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 4学时 学时 教学内容 5.1 道路工程 5.2 铁路工程 5.3 机场工程 5.4 隧道工程 思考题 1、城市道路应具有哪些功能，你最关注哪一个, 2、公路在选线时必须考虑的主要因素, 教学内容 5.1 道路工程 道路是一种带状的三维空间人工构筑物，它包括路基、路面、桥梁、涵洞、 隧道等工程实体。道路的设计一般从几何和结构两大方面进行。 1、道路的分类 道路运输从广义上讲是指货物和旅客借助一定的运输工具，沿道路某个分向，作有目的的移动过程。狭义上讲道路运输则是汽车在道路上有目的的移动过程。 根据其所处的位置、交通性质、使用特点等主要可分为公路、城市道路。 (1)公路的分类 目前我国的公路等级按照其使用任务、功能和适应的交通量分为:高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。 按照公路的位置以及在国民经济中的地位和运输特点的行政管理体制分类为:国道、省道、县道、乡(镇)道及专用公路。 公路的技术标准一般有“几何标准”、“载重标准”和“净空标准”等，在公路设计时必须严格遵守。 (2)城市道路的分类 道路一般按照其在道路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能来分类。一般分为:快速道(双向行车道、中央设有分车带、进出口一般全控制或部分控制，为城市大量、长距离、快速交通服务);主干道(连接城市主要分区的干道，以交通功能为主，一般为三幅或四幅路);次干道(与主干道组成道路网，起集散交通之用，兼有服务功能);支道(为次干道与街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主)。 2、公路建设 (1)公路的几何组成(或称线形组成) 公路选线工作一般包括从路线方案选择、路线布局，到具体定出线位的全过程。 1)在选线时必须考虑以下主要因素: ?路线在政治、经济、国防上的意义，国家和地方建设对路线使用的任务、性质方面的要求，国防、支农、综合利用等重要方针的体现。 ?路线在铁路、公路、航道等交通网系中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。 ?沿线地形，地质、水文、气象、地震等自然条件的影响，路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、主要材料用量、造价、工期、劳动力等情 况及其对运营、施工、养护等方面的影响。 ?其他如沿线历史古迹、历史文物、与风景区的联系等。 2)路线方案选择的方法及步骤: ?搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料及各种比例尺的地形图、地质图、水文、地质、气象资料等。 ?根据确定的路线总方向和公路等级，先在小比例尺的地形图上，结合搜集的资料，初步研究各种可能的路线走向。 ?按室内初步研究提出的方案进行实地考察，连同野外考察中发现的新方案都必须坚持跑到、看到、调查到。 3)路线的类型有: ?沿河线;?越岭线;?山坡线;?山脊线 (2)公路的结构建设 1)公路的路基建设 路基是行车部分的基础，它由土、石按照一定尺寸、结构要求建筑成带状土工构筑物，路基必须具有一定的力学强度和稳定性，又要经济合理，以保证行车部分的稳定性和防止自然破坏力的损害。公路路基的横断面形式有路堤、路堑和半填半挖三种。 路堤有:一般路堤、软土路堤、沿河路堤、护脚路堤等; 基本路堑形式有:全挖式、台口式和半山洞式。 2)公路的路面建设 公路路面是用各种坚硬材料分层铺筑而成的路基顶面的构筑物，以供汽车安全、迅速和舒适地行驶，因此路面必须具有足够的力学强度和良好的稳定性，以及表面平整和良好的抗滑性能。 路面一般按其力学性质分为柔性路面和刚性路面两大类。 3)公路排水构筑物建设 地面水的排除系统按其排水方向不同，分为纵向排水和横向排水。 4)公路特殊构筑物 公路的特殊构筑物有隧道、悬出路台、防石廊、挡土墙和防护工程等。 5)公路沿线附属结构建设 除各种基本结构以外，还需设置交通管理设施、交通安全设施、服务设施和环境美化设施等。 公路交通标志有三类:指示标志、警告标志、禁令标志。 3、高速公路 我国已建成的高速公路总里程已居世界第二位，仅次于美国。 (1)高速公路的特点 ?行车速度快、通行能力大; ?物资周转快、经济效益高; ?交通事故少、安全舒适。 (2)高速公路的线形设计标准 我国公路工程技术标准的规定主要有:?最小平曲线半径及超高横坡限制;?最大纵坡和竖曲线;?线形要求;?横断面。 (3)高速公路沿线设施 高速公路沿线有安全设施、交通管理设施、服务性设施、环境美化设施。 安全设施一般包括标志(如警告、限制、指示标志等)、标线、护栏、隔离设施、照明及防眩设施、视线诱导设施。 交通管理设施一般为高速公路入口控制、交通监控设施。服务性设施一般有综合性服务站、小型休息点、停车场等。 5.2 铁路工程 铁路运输是现代化运输体系之一，也是国家的运输命脉之一。铁路运输的最大优点是运输能力大、安全可靠、速度较快、成本较低、对环境的污染较小，基本不受气象及气候的影响，能源消耗远低于航空和公路运输，是现代化运输体系中的主干力量。 第一条完全用于客货运输而且有特定时间行驶列车的铁路，是1830年通车的英国利物浦与曼彻斯特之间的铁路，这条铁路全长为563 km。 牵引机车从最初的蒸汽机车发展为内燃机车、电力机车。 城市轻轨与地下铁道已是各国发展城市公共交通的重要手段之一。 铁路工程涉及到选线设计和路基工程两大部分。 1、铁路选线设计与路基 (1)选线设计 选线设计的主要工作内容有: 1)根据国家政治、经济和国防的需要，结合线路经过地区的自然条件、资源分布、工农业发展等情况，规划线路的基本走向，选定铁路的主要技术标准。在城市里，则根据地区的商业或工业发展等情况，来规划线路的走向。 2)根据沿线的地形、地质、水文等自然条件和村镇、交通、农田、水利设施，来设计线路的空间位置。 3)研究布置线路上的各种建筑物，如车站、桥梁、隧道、涵洞、路基、挡墙等，并确定其类型和大小，使其总体上互相配合，全局上经济合理; 线路空间位置的设计是线路平面与纵断面设计。 (2)铁路路基 路基设计一般需要考虑横断面、路基稳定性的问题。 2、高速铁路 铁路现代化的一个重要标志是大幅度地提高列车的运行速度。高速铁路是发达国家于20世纪60~70年代逐步发展起来的一种城市之间的运输工具。 高速铁路的实现为城市之间的快速交通往来和旅客出行提供了极大方便。 高速铁路应能保证列车按规定的最高车速，安全、平稳和不间断地运行。 轨道的平顺性是解决列车提速的至关重要的问题。 高速列车的牵引动力是实现高速行车的重要关键技术之一。 高速铁路的信号与控制系统是高速列车安全、高密度运行的基本保证。 3、城市轻轨与地下铁道 世界上第一条载客的地下铁道是1863年首先通车的伦敦地铁。 城市轻轨是城市客运有轨交通系统的又一种形式，它与原有的有轨电车交通系统不同。它有较大比例的专用道，大多采用浅埋隧道或高架桥的方式，车辆和通信信号设备也是专门化的，克服了有轨电车运行速度慢，正点率低，噪声大的缺点。它比公共汽车速度快、效率高、省能源、无空气污染等。轻轨比地铁造价低，见效快。 上海也已建成我国第一条城市轻轨系统，即明珠线。 (1)城市轻轨和地下铁道一般具有如下特点: ?线路多经过居民区，对噪声和振动的控制较严，除了对车辆结构采取减震措施及修筑声障屏外，对轨道结构也要求采取相应的措施。 ?行车密度大，运营时间长，留给轨道的作业时间短，因而须采用高质量的轨道部件。一般用混凝土道床等维修量小的轨道结构。 ?一般采用直流电机牵引，以轨道作为供电回路。 ?曲线段占的比例大，曲线半径比常规铁路小的多。 4、磁悬浮铁路 磁悬浮铁路上运行的列车，是利用电磁系统产生的吸引力和排斥力将车辆托起，使整个列车悬浮在铁路上，利用电磁力进行导向，并利用直流电机将电能直接转换成推进力来推动列车前进。 与传统铁路相比，磁悬浮铁路由于消除了轮轨之间的接触，因而无摩擦阻力，线路垂直荷载小，适于高速运行。该系统采用一系列先进的高技术，使得列车速度高达500km,h以上;目前最高试验速度为552 km,h。 由于无机械振动和噪声，无废气排出和污染，有利于环境保护，能充分利用能源，从而获得高的运输效率。列车运行平稳，也能提高旅客的舒适性。磁悬浮列车由于没有钢轨、车轮、接触导线等摩擦部件，可以省去大量的维修工作和维修费用。另外磁悬浮列车可以实现全盘自动化控制，因此磁悬浮铁路将成为未来最具竞争力的一种交通工具。 5.3 飞机场工程 美国莱特兄弟制造双翼飞机，1903年12月17日在北卡罗莱纳州的基蒂霍克附近飞行了36.38m，这是人类首次的飞机飞行。我国飞行家冯如在美国自制飞机，1909年9月21日试飞成功，这是中国人首次驾驶飞机上天。 1、机场规划 (1)民航运输机与机场 ?民航运输机概况 民航运输机有主线运输机(载客量>100人，航程>3000km的大型运输机)和支线运输机(载客量<100人，航程为200~400km的中心城市与小城市之间及小城市之间的运输机)。 ?民航机场概况 机场向大型化和现代化迈进的主要特点为: ?飞行区不断扩大和完善，可以保证运输机在各种气象条件下都能安全起飞、着陆。 ?航站楼日益增大和现代化，可以保证大量旅客迅速出入。 ?机场设施日益完善，机场内有宾馆、餐厅、邮局、银行、各种商店，旅客在机场内就像在城市一样方便。 ?机场距城市有一定距离，有先进的客运手段与城市联系。 (2)民航机场分类与组成 ?机场分类为:国际机场、干线机场、支线机场 ?民航机场主要由飞行区、旅客航站区、货运区、机务维修设施、供油设施、空中交通管制设施、安全保卫设施、救援和消防设施、行政办公区、生活区、辅助设施、后勤保障设施、地面交通设施及机场空域等组成。 2、跑道方案 (1)跑道的作用与构成 我国民航机场的跑道通常用水泥混凝土筑成，也有的用沥青混凝土筑成。 跑道按其作用可分为:主要跑道、辅助跑道、起飞跑道三种。 ?主要跑道是指在条件许可时比其他跑道优先使用的跑道，按该机场最大机型的要求修建，长度较大，承载力也较高。 ?辅助跑道也称次要跑道，是指因受侧风影响，飞机不能在主跑道上起飞、着陆时，供辅助起降用的跑道。 ?起飞跑道指只供起飞用的跑道。 飞机场除跑道外，还有一些其他起辅助作用的道路设施:跑道道肩、停止道、跑道瑞的安全区、净空道、滑行道(口滑行道、旁通滑行道、出门滑行道、平行滑行道、联络滑行道) (2)机场跑道构形设计 一般跑道构形有如下五种: ?单条跑道;? 两条平行跑道;?两条不平行或交叉的跑道;?多条平行跑道;?多条平行及不平行或交叉跑道。 (3)机坪与机场净空区 飞机场的机坪主要有客机坪、货机坪、停(维修)机坪，等待坪和掉头坪。 机场净空区是指正机起飞、着陆所涉及的范围，沿着机场周围要有一个没有影响飞行安全的障碍物的区域。 3、航站区布局 旅客航站区主要由航站楼、站坪及停车场所等组成。航站楼的设计涉及到位置、形式、建筑面积等要素。 (1)航站楼 航站楼供旅客完成从地面到空中或从空中到地面转换交通方式之用，是机场的主要建筑。通常航站楼由以下设施组成: ?接地面交通的设施;?办理各种手续的设施;?连接飞机的设施;?航空公司营运和机场必要的管理办公室与设备等;?服务设施。 航站楼及站坪的平面型式有前列式、指廊式、卫星式、远机位式四种。 航站楼的建筑面积根据高峰小时客运量来确定。目前我国可考虑采用的标准为国内航班:14,26 m2,人，国际航班:28,40 m2,人。 (2)站坪、机场停车场与货运区 站坪或称客机坪，是设在航站楼前的机坪。 机场停车场设在机场的航站楼附近，停放车辆很多且土地紧张时宜用多层车库。 机场货运区供货运办理手续、装上飞机以及飞机卸货、临时储存、交货用。 4、机场维护区及环境 (1)机场维护区 飞机维修区承担航线飞机的维护工作，即对飞机在过站、过夜或飞行前时行例行检查、保养和排除简单故障等。 (2)机场环境问题 机场环境分为两个方面:一是机场周围环境的保护，使得机场建设和运营不至于对周围环境造成不良影响;二是做好机场运营环境的保护，使航空运输安全、舒适、高效进行。 ?机场周围环境的保护:主要包括声环境、空气环境和水环境的污染与防治，固体废弃物的处理，其中声环境防治最为主要。 ?机场运营环境保护的内容包括:机场的净空环境保护、电磁环境保护、 预防鸟击飞机。 ?机场内部环境保护:机场的内部环境保护重点是声环境。 5.4 隧道工程 隧道是修筑在地面下的通路或空间，孔径过小属于所谓管道范畴的除外。 1、公路隧道 我国最早的隧道是位于今陕西汉中县的“石门”隧道，建于公元66年。 浅埋隧道一般用明挖法施工，而埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。 (1)公路隧道线路 隧道平面线形，一般采用直线，避免曲线，如必须设置曲线时，应尽量采用大半径曲线，并确保视距。隧道的纵坡通常应不小于0.3,,并不大于3,。 隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间称为隧道净空。隧道净空包括公路的建筑限界，通风及其他需要的断面积。建筑限界是指隧道衬砌等任何建筑物不得侵入的一种限界。公路隧道的建筑限界包括车道、路肩、路缘带、人行道等的宽度，以及车道、人行道的净高。 (2)公路隧道通风 公路隧道空气污染造成危害的主要原因是一氧化碳，用通风的方法从洞外引进新鲜空气冲淡一氧化碳的浓度至卫生标准，可使其他因素处于安全浓度。 隧道通风方式的种类很多，按送风形态、空气流动状态、送风原理等划分如下: ?自然通风 ;?射流式纵向通风;?竖井式纵向通风;?横向式通风;?半横向式通风;?混合式通风。 (3)公路隧道照明 隧道照明与一般部位的道路照明不同，其显著特点是昼间需要照明，防止司机视觉信息不足引发交通事故。隧道照明主要由入口部照明、基本部照明和出口部照明与接续道路照明构成。 入口照明是为司机从适应野外的高照度到适应隧道内明亮度的照明，所必须保证视觉的照明。它由临界部、变动部和缓和部三个部分的照明组成。 2、铁路隧道 地下铁道是地下工程的一种综合体。其组成包括区间隧道、地铁车站和区间设备段等设施。 (1)地铁隧道结构 ?浅埋区间隧道 多采用明挖法施工，常用钢筋混凝土矩形框架结构。 ?深埋区间隧道 深埋隧道多采取暗挖法施工，用圆形盾构开挖和钢筋混凝土管片支护。 (2)站台形式 站台是地铁车站的最主要部分，是分散上下车人流、供乘客乘降的场地。 站台形式按其与正线之间的位置关系可分为:岛式站台、侧式站台和岛侧混合式站台。 (3)地铁隧道施工 ?明挖法:是浅埋地下通道最常用的方法，也称作基坑法。 ?暗挖法:暗挖法有时也称为矿山法，尤其是指在坚硬的岩石层中采用的矿山巷道掘砌技术的开凿方式。 3、水底隧道 水底隧道与桥梁工程相比，具有隐蔽性好、可保证平时与战时的畅通、抗自然灾害能力强、并对水面航行无任何妨碍的优点，但其造价较高。可以作为铁路、公路、地下铁道、航运、行人隧道，也可作为管道输送给排水隧道。 软土中水底隧道则多用沉管法和盾构法施工。通常认为沉管法造价低、工期短、施工条件好，因此更为经济合理。 (1)水底隧道的埋置深度 水底隧道的埋置深度是指隧道在河床下岩土的覆盖厚度。设计水底隧道的埋置深度需考虑以下几个主要因素: ?地质及水文地质条件;?施工方法要求;?抗浮稳定的需要;?防护要求。 (2)水底隧道的断面形式 ?圆形断面;?拱形断面;?矩形断面 (3)隧道防水 水底隧道防水的主要措施有:采用防水混凝土、壁后回填、围岩注浆和双层衬砌等。 第6章 教学 第六章 桥梁工程 章节 明确桥梁工程的分类与特点;了解桥梁工程设计基本内容;了解桥跨教学 目的 结构、桥墩与桥台、桥梁工程基础的特点。 1、掌握桥梁工程的分类与特点; 2、了解桥梁工程设计基本内容; 教学 要求 3、明确桥梁的结构形式和特点; 4、了解桥墩与桥台、桥梁工程基础的特点。 教学 桥梁的分类、形式与基本结构体系 重点 教学 桥梁的分类、形式与基本结构体系 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 1学时 学时 教学内容 6.1 桥梁的分类 6.2 桥梁工程的总体规划和设计要点 6.3 桥梁的结构形式 6.4 桥墩与桥台 6.5 桥梁基础 6.6 桥梁技术的发展方向 思考题 1、试述常见的桥跨结构的形式及其要点, 2、桥梁设计前一般需要作哪些资料准备, 教学内容 桥梁既是一种功能性的建筑物，又是一座立体的造型艺术工程，也是具有时代特征的景观工程，桥梁具有一种凌空宏伟的魅力。 发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网，则离不开桥梁建设。 6.1 桥梁的分类 桥梁工程按照其受力特点和结构体系分为:梁式桥、拱式桥、刚架桥、吊桥、组合体系桥等。、 (1)按用途分类为:公路桥，铁路桥，公路铁路两用桥，农用桥，人行桥，运水桥(渡槽)和专用桥梁(如管路电缆等)。 (2)按桥梁全长和跨径的不同分为:特大桥、大桥、中桥、小桥 (3)按桥梁主要承重结构所用材料分为:圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)，钢筋混凝土桥，预应力混凝土桥，钢桥和木桥等。 (4)按跨越障碍性质分:跨河桥，跨线桥(立体交叉)，高架桥和栈桥等。 (5)按上部结构的行车道位置分为:上承式桥，下承式桥和中承式桥。 6.2 桥梁工程的总体规划和设计要点 1、桥梁总体规划的任务和重点 我国现今一般有初步设计阶段、施工图阶段两阶段设计。 桥梁总体规划的基本内容包括:桥位选定，桥梁总跨径及分孔方案的确定，选定桥型，决定桥梁的纵、横断面布置等。 桥梁总体规划的原则是: 根据其使用任务、性质和未来发展的需要，全面贯彻安全、经济、适用和美观的方针。一般需考虑各项要求为:(1)使用上的要求;(2)经济上的要求;(3)结构上的要求;(4)美观上的要求。 2、桥梁设计前一般需要作如下资料准备: (1)调查桥梁的使用任务; (2)测量桥位附近的地形，制成地形图; (3)调查和测量河流的水文情况; (4)探测桥位的地质情况; (5)调查当地施工单位的技术水平、施工机械等装备情况以及施工现场 的动力和电力供应情况; (6)调查和收集建桥地点的气象资料以及河流上下游原有桥梁的使用情况等。 5.3 桥梁的结构形式 ?选择桥位; ?确定桥梁总跨径与分孔数; ?桥梁的纵横断面布置; ?公路桥型的选择。 1、桥跨结构 桥跨结构形式，是指采用何种结构形式的桥型。一般有:梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥等。 (1)梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。目前应用最广的是简支梁结构形式的梁式桥，这种结构形式简单，施工方便，对地基承载力的要求也不高，通常跨径在25m以下的桥梁常被采用。当跨度大于25m，并小于50m时，一般采用预应力混凝土简支梁式桥的形式。 (2)拱式桥 拱式桥是以拱圈或拱肋作为主要承载结构。这种结构在竖向荷载下，桥墩或桥台将承受水平推力。拱的跨越能力大，外形也较美观，因此一般修建拱桥是经济合理的。 (3)刚架桥 刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙构筑成整体的刚架结构，且梁与柱的连接处具有很大的刚性。因此在竖向荷载作用下，梁主要承受弯矩，而柱脚处也有水平反力，其受力状态介于梁式桥和拱式桥之间。 对刚架桥，通常是采用预应力混凝土结构。 (4)斜拉桥 斜拉桥由斜拉索、塔柱和主梁所组成，是一种高次超静定的组合结构体系。 斜拉桥根据跨度大小的要求以及经济上的考虑，可以建成单塔式、双塔式或多塔式等不同类型。通常的对称断面及桥下净空要求较大时，多采用双塔式斜拉桥。 一般地，对于跨度为200~700m的桥梁，斜拉桥在技术上和经济上都具有相当优越的竞争力。 (5)悬索桥 悬索桥，也称为吊桥，采用悬挂在两边塔柱上的吊索作为主要承重结构。在竖向荷载作用下，通过吊杆的荷载传递使吊索缆绳承受很大的拉力，因此，通常需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚锭结构。悬索桥也是具有水平反力(拉力)的结构。在现代悬索桥结构中，广泛采用高强度钢缆绳，以发挥其优异的抗拉性能。 (6)组合体系桥 除了以上几种桥的基本形式外，在工程实践中，还采用几种桥型的组合结构，如梁和拱的组合体系，斜拉索与悬索的组合体系等。 6.4 桥墩与桥台 桥梁的支承结构为桥墩与桥台。桥台是桥梁两端桥头的支承结构，是道路与桥梁的连接点。桥墩是多跨桥的中间支承结构，桥台和桥墩都是由台(墩)帽、台(墩)身和基础组成。 1、桥墩的类型 桥墩的作用是支承从它左右两跨的上部结构通过支座传来的竖向力和水平力。桥墩在结构上必须有足够的强度和稳定性，在布设上要考虑桥墩与河流的相互影响，即水流冲刷桥墩和桥墩壅水的问题。在空间上应满足通航和通车的要求。 一般公路桥梁常采用的桥墩类型根据其结构形式可分为实体式(重力式)桥墩、空心式桥墩和桩(柱)式桥墩。 2、桥台的类型 桥台是桥头两端的支承结构物，它是连接两岸道路的路桥衔接构筑物。桥台必须有足够的强度，并能避免在荷载作用下发生过大的水平位移、转动和沉降，这在超静定结构桥梁中尤为重要。公路桥梁的桥台有实体式桥台和埋置式桥台等形式。 6.5 桥梁基础 桥梁的基础承担着桥墩、桥跨结构(桥身)的全部重量以及桥上的可变荷载。 桥梁基础的类型有刚性扩大基础、桩基础和沉井基础等。在特殊情况下，也用气压沉箱基础。 第7章 教学 第七章 港口工程 章节 了解港口的类型、规划与布置，了解码头建筑的基本情况，明确防教学 目的 波堤的类型和用途，了解护岸建筑、港口仓库及货场的基本情况。 1、了解港口的类型、规划与布置; 2、了解码头建筑的基本情况; 教学 要求 3、明确防波堤的类型和用途 4、了解护岸建筑、港口仓库及货场的基本情况。 教学 港口工程的主要类型和组成 重点 教学 港口的规划与布置、防波堤的类型 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 1学时 学时 教学内容 7.1 港口分类 7.2 港口规划与布置 7.3 码头建筑 7.4 防波堤 7.5 护岸建筑 7.6 港口仓库与货场 7.7 我国港口工程的发展前景 思考题 1、港口选择地址的需考虑的因素;,2、根据你所了解的，港口有哪些分类方法。 教学内容 了解港口规划与设计、码头建筑、防波堤、护岸建筑、港口仓库与货场。考核目标:识记码头的布置形式、码头的形式、防波堤的类型。 港口:综合运输系统中水陆联运的重要枢纽。港口有一定的水域和路域供船舶出入和停泊，是货物和旅客集散并变换运输方式的场地，是为船舶提供安全停靠、作业的设施，并为船舶提供补给、修理等技术服务和生活服务 7.1 港口分类 港口可以按多种方法分类: ?按所在位置分:海岸港、河口港、内河港。海岸港与河口港统称为海港; ?按用途分:商港、军港、渔港、工业港、避风港; ?按成因分:天然港、人工港; ?按是否结冻:冻港和不冻港 ?按与潮汐关系、潮差大小，是否修建船闸控制进港:开口港和闭口港; ?按是否办理报关手续:报关港、自由港。 7.2 港口规划与布置 (1)港口的组成 港口由水域和路域两大部分组成。水域包括进口航道、港池和锚地。天然掩护条件较差的海港须建造防波堤。港口陆域岸边建有码头，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，以及其他各种辅助设施和生活设施。 (2)港口规划:一般分选址可行性研究和工程可行性研究两个阶段。 (3)港口布置三种基本类型:自然地形的布置，也称为天然港;挖入内陆的布置;填筑式布置。 7.3 码头建筑 (1)常规码头的布置形式有以下三种:?顺岸式;?突堤式;?挖入式。 (2)码头形式 码头按其前沿的横断面外形有直立式、斜坡式、半直立式和半斜坡式。 码头按结构形式可分为重力式、板桩式、高桩式和混合式。 码头又可分为岸壁式和透空式两大类。 7.4 防波堤 防波堤的主要功能是为港口提供掩护条件，阻止波浪和漂沙进入港内，保持港内水面的平稳和所需要的水深，同时，兼有防沙、防冰的作用。 (1)防波堤的平面布置 防波堤的平面布置分为四大类型:?单突堤式;?双突堤式;?岛堤式;?组合堤式。 (2)防波堤的类型 防波堤按其构造形式及对波浪的影响有:斜坡式、直立式、混合式、透空式、浮式、以及喷气消波设备、喷水消波设备和新式防波设备(塑料帘幕和浮毯等形式)等。 7.5 护岸建筑 护岸建筑物可用于防护海岸或河岸免遭波浪或水流的冲刷。而港口的护岸则是用来保护除了码头岸线以外的其他陆域边界。 (1)直接护岸建筑:斜面式护坡和直立式护岸墙; (2)与岸线大致平行的潜坝、与岸线大致正交的丁坝。 7.6 港口仓库与货场 仓库与货场是港口的储存系统，其主要作用是加速车船周转，提高港口吞吐能力。 货场主要用来存放不怕雨淋、日晒和气温变化影响的货物，仓库用来保管贵重货物，不使它们受到降水和日晒的影响 7.7 我国港口工程的未来发展前景 第8章 教学 第八章 地下工程 章节 教学 了解地下工程设施的分类和案例 目的 1、了解地下工程的分类和案例; 教学 要求 2、了解地下工程的特点和发展趋势; 教学 地下工程的分类和特点 重点 教学 地下工程的分类和特点 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 1学时 学时 教学内容 8.1 地下工业建筑 8.2 地下仓储建筑 8.3 地下民用建筑 8.4 人防工程 8.5 开发和利用地下空间 思考题 1、什么是地下工程，包括哪些内容, 教学内容 一些工业发达国家，逐渐将地下商业街、地下停车场、地下铁道及地下管 线等融为一体，成为多功能的地下综合体。 8.1 地下工业建筑 1、地下电站有:地下水电站;地下抽水蓄能水电站;原子能发电站。 地下水力、核能、火力发电站和压缩空气站，均属于动力类地下厂房。无论在平时或战时，都是国民经济的核心部门。 地下水电站，水电站分为水坝和发电厂房两部分，一般位于地下的是厂房部分。 2、地下工厂 8.2 地下仓储建筑 1、地下仓库 地下环境对于许多物质的贮存有突出的优越性，地下环境的热稳定性、密闭性和地下建筑良好的防护性能，为在地下建造各种贮存库提供了十分有利的条件。 地下燃料贮存库可分为的类型:?开凿硐室贮库;?岩盐溶淋洞室油库;?废旧矿坑油库;?其他油库。 2、地下停车场 8.3 地下民用建筑(城市地下综合体) 地下综合体可以考虑定义为建设沿三维空间发展的，地下连通的，结合交通、商业贮存、娱乐、市政等多种用途的大型公共地下建筑。地下综合体具有多重功能、空间重叠、设施综合的特点。 ?地下街:在我国的城市建设中起着多方面的积极作用具体表现为: A、有效利用地下空间，改善城市交通。 B、地下街与商业开发相结合，活跃市场，繁荣了城市经济。 C、改善城市环境，丰富了人民物质与文化生活。 ?地下商场 8.4 人防工程 8.5 开发和利用地下空间 地下工程的发展不仅可为人类的生存开拓了广阔的空间，还具有良好的热稳定性和密封性以及抗灾和防护性能，其社会、经济、环境等多方面的综合效益良好，对节省城市占地、节约能源、克服地面各种障碍、改善城市交通、减少城市污染、扩大城市空间容量、节省时间、提高工作效率和提高城市生活质量等方面，都起到了积极的作用，是现代化城市建设的必由之路。 第9章 教学 第九章 水利水电工程 章节 了解水利水电工程的主要类型;明确农田水利和水电工程的作用、教学 目的 类型和组成 1、了解水利水电工程的主要类型; 教学 2、明确农田水利和水电工程的作用、类型和组成 要求 3、明确水利水电工程的发展前景 教学 水利水电工程的类型、组成和作用 重点 教学 水利水电工程的类型、组成和作用 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 2学时 学时 教学内容 9.1 农田水利工程 9.2 水电工程 9.3 防洪工程 9.4 发展趋势及前景展望 思考题 1、联系实际，试述防洪工程实施的方法及要点, 2、我国的水利工程具有哪些特点, 教学内容 水利工程具有以下特点:水工建筑物受水的作用，工作条件复杂;施工难度大;各地的水文、气象、地形、地质等自然条件有差异，水文、气象状况 存在偶然性，因此大型水利工程的设计，总是各有特点，难以统一;大型水利 工程投资大、工期长，对社会、经济和环境有很大影响，既可有显著效益，但 若严重失误或失事，又会造成巨大的损失和灾害。 9.1 农田水利工程 农田水利工程主要是灌溉工程和排涝工程。 1、灌溉与排水——农田水利的两项主要措施。 (1)灌溉方法:?地面灌溉;?喷灌;?滴灌;?微灌。 (2)灌溉水源:主要有天然河水，水库蓄水，湖、塘、洼地蓄水，经化验后的城市污水，高山融雪和地下水。 (3)农田排水 排水系统可分为明沟排水系统和暗沟排水系统。 2、取水工程 取水工程的作用是将河水引入渠道，以满足农田灌溉、水力发电、工业及生活供水需要。有: ?无坝取水;?有坝取水;?水库取水;?水泵站引水。 3、灌溉泵站与排水泵站 (1)灌溉泵站 泵站规划和灌区划分:?一站扬水，一区灌溉;?多站分级扬水，分区灌溉;?多站单级扬水，分区灌溉;?一站分级扬水，分区灌溉。 水泵站的建筑物一般包括引水渠、进水池、泵房、出水管道和出水池等。 (2)排水泵站 ?规划原则:高低水分开，高水高排、低水低排;主客水分开，使上下游各有排水沟渠，能分别畅排入河，防止客水集中下游，造成下游农田涝灾;洪涝水分开，治涝必先防洪;以自排为主，机排为辅;排水时间由各种作物能耐淹的水融和耐淹的时间确定，力求及时排水。 ?泵站建筑物布置 当涝水可通过排水干渠汇集于蓄涝区内时，宜集中修建较大泵站; 当排水区水网密集，排水出口分散，地势高低不平，高地需灌水，低地需排水时，宜分散建站。 4、渠道工程与渠系建筑物 (1)渠道断面，断面形式取决于水流、地形、地质以及施工等条件。最常采用的是梯形断面。 (2)渠道的流速与流量:渠道流速应适当，过大会引起冲刷，过小容易 淤积，并可能使渠边生长杂草。不冲、不淤流速。 (3)渠道的渗透损失及防渗措施:提高渠床土壤的不透水性和衬砌渠床。 (4)在渠道上的建筑物，统称渠系建筑物。渠系建筑物的种类很多，根据其作用，大体可归纳为:交叉建筑物、联接建筑物、水闸等 9.2 水电工程 1、水电站开发方式和主要类型 人工的方法集中落差，可分为以下两种方式:坝式开发、引水式开发、混合式开发。 水电站最基本的开发方式: ?坝式水电站可分为河床式、坝后式、溢流式或混合式等水电站厂房。 ?引水式水电站地下厂房有三种布置方式:首部式地下厂房、尾部式地下厂房(地面)、中部式地下厂房 ?抽水蓄能电站 ?潮汐电站 2、水电站建筑物 (1)水电站建筑物的布置种类有: ?河床式水电站建筑物的布置;?坝后式水电站建筑物的布置;?引水式水电站建筑物的布置;?引水式地下水电站建筑物的布置 (2)水电站通常有下列几类建筑物:?挡水建筑物;?泄水建筑物;?水电站进水建筑物;?水电站引水建筑物;?水电站平水建筑物;?发电、变电和配电建筑物。 9.3 防洪工程 防洪包括防御洪水危害人类的对策、措施和方法。它是水利科学的一个分支，主要研究对象包括洪水的自然规律，河道、洪泛区状况及其演变。防洪工作的基本内容可分为:建设、管理、防汛和科学研究。 1、防洪规划 防洪规划是指制定防治洪水灾害措施的总体部署方面的工作。可分为流域的、地区的、城市的与单项防洪工程的规划。 (1)原则 国家经济建设的目标、方针、政策和防护区的重要性，是编制规划的基本 依据。一般应遵循以下原则: ?全面规划统筹安排;?综合利用;?蓄泄兼筹;?因地制宜、区别对待设计洪水和超标准洪水;?防洪工程与防洪非工程措施相结合。 (2)内容 ?收集资料;?洪水分析;?拟定规划目标与防洪标准;?制定防洪方案;?确定防洪高度;?防洪效益分析。 2、防洪工程 防洪工程是控制、防御洪水以减免洪灾损失所修建的工程，主要有堤、河道整治工程、分洪工程和水库等。按功能和兴建目的可分为挡、泄(排)和蓄(滞)几类。 ?挡:主要是运用工程措施挡住洪水对保护对象的侵袭。 ?泄:主要是增加泄洪能力。 ?蓄(滞):主要作用是拦蓄(滞)调节洪水，削减洪峰，减轻下游防洪负担。 3、防洪非工程措施 防洪非工程措施的基本内容为:洪泛区管理;行洪道清障;洪水保险;洪水预报警报系统;超标准洪水紧急措施;救灾。 9.4 发展趋势及前景展望 第10章 教学 第十章 给排水工程 章节 教学 掌握城市给水、排水系统的种类，建筑的各种给排水形式 目的 1、城市给水和排水系统的种类; 教学 要求 2、建筑的各种给水和排水形式; 教学 给水方式与排水方式的选择与比较 重点 教学 给水方式与排水方式的选择与比较 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 1学时 学时 教学内容分配 10.1 给水工程 10.2 排水工程 思考题 1、城市给水系统的分类和应用范围, 2、试述城市排水系统的组成和规划原则。 教学内容 给水排水工程可以分为城市公用事业和市政工程的给水排水工程;大中型 工业企业生产的给水排水及水处理工程;建筑给水排水工程。 建筑给水排水工程整体由建筑内部给水、建筑内部排水、建筑消防给水、 居住小区给水排水、建筑水处理以及特种用途给水排水等部分组成。 10.1 给水工程 1、城市给水 (1)城市给水系统的组成 城市给水主要是供应城市所需的生活、生产、市政和消防用水。城市给水系统一般由取水工程、输水工程、水处理工程和配水管网工程四部分组成。 城市给水设计的主要准则是:保证供水的水量、水压和水质，保证不间断地供水和满足城市的消防要求。 取水工程是城市给水的关键，取用地表水源时应符合《地面水环境质量标准》。不论地下水源还是地表水源均应取得当地卫生部门的同意。 给水处理工程的设计目的是通过处理工艺，除去水中的杂质，保证供水水质符合《生活饮用水卫生标准》 (2)城市给水系统 城市给水系统根据水源性质:可分为地面水给水系统和地下水给水系统。 根据供水方式:可分为重力给水和压力给水系统。 城市给水系统概括起来有下列几种: ?统一给水系统;?分质给水系统;?分压给水系统;?分区给水系统;?循环和循序给水系统;?区域给水系统;?中水系统。 (3)增压、贮水设备 包括:水泵、贮水池、水箱、气压给水设备 2、建筑给水 供给居住小区范围内建筑物内、外部生活、生产、消防用水的给水系统，包括建筑内部给水系统与居住小区给水系统两类。 ?给水系统按用途可分为:生活给水系统、生产给水系统和消防给水系统。 ?给水系统由下列各部分组成:引入管、水表节点、给水管道、配水装置和用水设备、给水附件、增压和贮水设备、 ?给水方式，即指建筑内部给水系统的供水方案。 给水方式的基本类型有:直接给水方式、设水箱的给水方式、设水泵的给水方式、分区给水方式。 ?给水管道的布置和敷设 ?给水所需的水压水量计算 ?增压、贮水设备有:水泵、贮水池、水箱、气压给水设备。 10.2 排水工程 1、城市排水 (1)城市排水体制 排水可以采取合用或独立管渠排除方式所形成的排水系统。分为合流制排水系统、分流制排水系统、半分流制排水系统。 (2)城市排水系统，由收集、处理、处置三方面的设施组成。 1)管渠系统满布整个排水区域，主体是管道和渠道，管段之间由附属构筑物连接。 2)污水处理厂由由处理构筑物(主要是池式构筑物)和附设建筑物组成，常附有必要的道路系统、照明系统、给水系统、排水系统、供电系统、电讯系统和绿化场地。 3)城市排水系统的规划原则: ?排水系统既要实现市政建设所要求的功能，又要满足环境保护方面的要求，缺一不可。环境保护上的要求必须恰当、分期实现，以适应经济条件。 ?城市要为工业生产服务，工厂也要顾及和满足城市整体运作的要求。厂方对城市需要的资料应充分提供，对城市提出的预处理要求应在厂内完成。 ?规划方案要便于分期执行，以利于集资和对后期工程提供完善设计的机会。 2、建筑排水 建筑排水系统是接纳输送居住小区范围建筑物内，外部排出的污、废水及屋面、地面雨雪水的排水系统。包括建筑内部排水系统与居住小区排水系统两类。 (1)建筑内部排水系统 ?排水系统的分类:生活排水系统、工业废水排水系统、屋面雨水排除系统。 ?建筑内部排水系统的基本组成部分为:卫生器具和生产设备的受水器、排水管道、清通设备和通气管道。 ?屋面排水。室内雨水系统用以排除屋面的雨水和冰、雪融化水。按雨水管道敷设的不同情况，可分为外排水系统和内排水系统两类。 (2)居住小区排水系统 居住小区排水系统汇集小区内各类建筑排放的污、废水和地面雨水，并将其输入城镇排水管网或经处理后直接排放。 ?排水体制:分为分流制和合流制。 ?排水管道的布置与敷设 应根据小区总体规划，道路和建筑物布置、地形标高、污水、废水和雨水的去向等实际情况，按照管线短、埋深小，尽量自流排出的原则来布置。一般应沿道路或建筑物平行敷设，尽量减少与其他管线的交叉。 ?居住小区排水量 居住小区生活污水排水量是指生活用水使用后能排入污水管道的流量，其数值应该等于生活用水量减去不可回收的水量。 ?污水处理 居住小区污水的排放应符合现行的《污水排放城市下水道水质标准》和《污水综合排放标准》规定的要求。 第11章 教学章第十一章 土木工程施工 节 了解基础工程施工与结构工程施工的主要施工技术和工艺;了解现教学 目的 代施工技术与展望;了解施工组织设计的分类及内容; 1、了解基础工程施工与结构工程施工的主要施工技术和工艺; 教学 2、了解现代施工技术与展望; 要求 3、了解施工组织设计的分类及内容; 教学 基础工程和结构工程的常见施工技术 重点 教学 基础工程和结构工程的常见施工技术 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 3学时 学时 教学内容 11.1 基础工程施工 11.2 结构工程施工 11.3 现代施工技术 11.4 施工组织 11.5 施工技术发展展望 思考题 1、试述现代施工技术类型和特点, 2、联系实际，试述对我国施工技术的发展展望, 教学内容 土木工程施工一般包括施工技术与施工组织两大部分。 施工规范、规程作为全国土木工程施工必须共同遵守的准则和依据，它分为国家、行业(或专业)、地方和企业四级。 11.1 基础工程施工 土石方工程简称为土方工程，主要包括土(或石)的挖掘、填筑和运输等施工过程以及排水，降水和土壁支撑等准备和辅助过程。 1、基坑(槽)的开挖 (1)在基础或管沟土方施工中，防止塌方的主要技术措施是放坡和坑壁支撑(支护)。 (2)基坑排水与降水。在一般工程的基础施工中，多采用明沟集水井抽水、井点降水或二者相结合的办法排除地下水。 (3)基础土方的开挖方法分两类:人工挖方和机械挖方。 (4)土方回填与压实。 2、路基工程与软土地基施工 (1)路基工程 路基是公路与铁路工程的基础，路基按填挖方式不同分为:路堤、路堑和填挖结合三种类型。 (2)软土地基 软土地基加固的方法有:塑料排水板、换填土、砂井、生石灰桩、粉喷桩、旋喷桩、挤实砂桩等加固施工方法。 3、石方爆破——工序有:打孔放药、引爆、排渣。 4、深基础工程施工 ?桩基础(按桩的受力情况，桩分为摩擦桩和端承桩两类。按桩的施工方法，桩分为预制桩和灌注桩两类。) ?墩基础 ?沉井基础 ?地下连续墙 11.2 结构工程施工 结构工程主要包括砌筑工程、钢筋混凝土工程、预应力混凝土工程、结构安装工程等。 1、砌筑工程施工 (1)砌筑材料与砌筑脚手架 砌筑工程所用材料主要是砖、石或砌块以及砌筑砂浆。 砌筑用脚手架是砌筑过程中堆放材料和工人进行操作的临时性设施。 (2)材料运输与砌体施工 砖与砌块施工的基本要求是:横平竖直、砂浆饱满、灰缝均匀、上下错缝、内外搭砌、接槎牢固。 2、钢筋混凝土工程施工 (1)钢筋工程 钢筋工程主要包括:钢筋的进场检验、加工、成型和绑扎安装，以及钢筋的冷加工和连接等施工过程。 1)钢筋检验 对钢筋的验收包括外观检查和按批次取样进行机械性能检验，合格后方可使用。 2)钢筋冷加工 为了提高钢筋的强度，节约钢材，满足预应力钢筋的需要，工地上常采用冷拉、冷拔的方法对钢筋进行冷加工。 3)钢筋连接 钢筋连接的方法有三种:绑扎搭接连接、焊接连接及机械连接。 (2)模板工程 模板是使新浇筑混凝土成形并养护，使之达到一定强度后拆除的临时性的模型板。 (3)混凝土工程 混凝土工程包括制备、运输、浇筑、养护等施工过程。 3、预应力混凝土工程事故 施工方法有:?先张法施工;?后张法施工;?无粘结预应力混凝土施工。 4、结构安装工程施工 (1)起重机械 起重设备可分为起重机械和索具设备两类。 (2)结构安装 结构安装可以分为:按单个构件吊装，吊至安装位置后组拼成整体结构:地面拼装后整体吊装和特殊安装法施工三类。 5、钢结构工程施工 可分为:(1)空间网架结构施工;(2)网壳结构施工。 10.3 现代施工技术 1、现代施工技术特点 产品的多样性与施工的单件性、产品的固定性与施工的流动性、产品的综合性与施工的复杂性、产品的庞体性与施工的长期性。 2、现代施工技术 (1)基础工程施工技术有: ?人工地基施工技术; ?基坑支护技术;包括挡土结构、防水帷幕、支撑技术、降水技术及环境保护技术等方面。 ?大体积混凝土施工技术 ?逆作法施工技术 (2)上部结构施工技术有: ?模板技术(原滑模技术的改进、分块提升式大模板专用模扳体系、升扳机整体式提升模扳脚手架体系等)。 ?钢筋施工技术(钢筋点焊网片、预应力技术)。 ?混凝土技术(混凝土组分的发展、混凝土强度的发展、商品混凝土及泵送混凝土、高性能混凝土及其发展)。 ?结构吊装技术(整体提升吊升、平面滑行安装技术)。 ?房屋工厂的设想与实践 (3)特殊施工技术 ?地下长距离管沟、隧道施工技术(盾构法、顶管法施工技术、沉管法施工技术、冻结法施工)。 ?桥梁施工技术(斜拉桥、悬索桥) 11.4 施工组织 施工组织设计:是指导施工全过程的技术经济文件。它根据建筑产品及其 生产的特点，按照产品生产规律，运用先进合理的施工技术和流水施工基本原理方法，使建筑工程施工得以实现有组织、有计划的连续均衡生产，从而达到工期短、质量好、成本低的效益目的。 1、施工组织设计内容: ?工程概况;?施工方案选择;?施工进度计划;?施工平面布置图;?主要技术经济指标;?质量安全保证体系。 2、施工组织设计分类:根据工程特点、规模大小及施工条件差异、编制深度和广度上的不同，施工组织设计分为:?施工组织总设计;?单位工程施工组织设计;?分部(分项)工程施工组织设计。 3、网络计划技术 用网络图解模型表达计划管理的一种方法。其原理是用网络图表达一项计划中的各项工作的先后次序和先后关系;估计每项工作的持续时间和资源需用量;通过计算找出关键工作和关键线路，从而选择出最合理的方案并付诸实施，然后在计划执行过程中进行控制和监督，保证最合理地使用人力、物力、财力和时间。 网络图是由箭线、节点和线路组成的，用来表示工作流程的有序、有向的网络。 4、建筑工程施工进度网络计划的排列方法 ?按流水段排列;?按工种排列;?按楼层排列。 11.5 对我国施工技术的发展展望 1、对施工技术水平回顾 2、对我国施工技术的发展展望 (1)充分利用现有施工技术成果，如实施建设部推广的新技术，建立技术总结与工法制度，以充分利用经实践证明的行之有效的新技术成果，进一步扩大技术积累，促进其转化为生产力。 (2)建立与完善专业技术分包公司，使专项技术得到不断优化，精益求精，井与现代新科技相结合。 (3)按照国家有关技术政策，开发新一轮的专项技术，尤其是大型施工企业及国家工程研究中心，应当加大科技投入，要针对我国土木工程技术总的发展思路，相对集中人力、物力与财力，不断开发新的施工技术。如开发大规模的地下空间逆作法技术、施工机器人技术、复合材料技术、信息自动化，以及地下、水下、高空作业安全技术等。 (4)要做到设计与施工一体化，尤其是在特殊结构或特大型结构工程中，设计与施工要紧密结合，共同开发，以期在施工技术上有新的突破。 (5)大力发展与运用集合技术，使现代管理与现代施工技术有机结合起来，创造出土木工程技术发展的新模式，最终实现我国土木工程的现代化。 第12章 教学 第十二章 建设项目管理 章节 了解建设程序和建设法规;了解建设项目管理、建设监理的概念等教学 目的 内容;了解工程项目的招标与投标的内容和特点 1、了解建设程序和建设法规; 教学 2、了解建设项目管理、建设监理的概念等内容; 要求 3、了解工程项目的招标与投标的内容和特点 教学 基本建设程序与法规、工程承包及监理制度 重点 教学 基本建设程序与法规、工程承包及监理制度 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 1学时 学时 教学内容 12.1 建设程序与建设法规 12.2 工程项目管理 12.3 工程项目招投标 12.4 建设监理 思考题 1.试述一般大中型和限额以上的项目从建设前期工作到建设、投产要经历以 下几个阶段的工作程序, 2.联系实际，试述建设法规的构成和学习建设法规的目的, 教学内容 12.1、建设程序与建设法规 1、建设程序 建设程序分为若干阶段，这些阶段是有严格的先后次序，不能任意颠倒，必须共同遵守，这个先后次序就是我们通常说的建设程序。 建设程序是指建设项目从设想、选择、评估、决策、设计、施工到竣工验收，投入生产的整个建设过程中，各项工作必须遵守先后次序的法则。 在我国按现行规定，一般大中型和限额以上的项目从建设前期工作到建设、投产要经历以下几个阶段的工作程序: ?根据国民经济和社会发展长远规划，结合行业和地区发展规划的要求，提出项目建议书; ?在勘察、试验、调查研究及详细技术经济论证的基础上编制可行性研究报告; ?根据项目的咨询评估情况，对建设项目进行决策，再根据可行性研究报告编制设计文件; ?初步设计经批准后，做好施工前的各项准备工作; ?组织施工，根据工程进度，做好生产准备; ?项目按批准的设计内容建成，经投料试车验收合格后，正式投产，交付生产使用; ?生产运营一段时间后(一般为2年)，进行项目后评价。 2、建设法规 (1)学习建设法规的目的有: ?掌握建设法规所涉及的法律、法规的基本概念、建设活动的基本程序; ?熟悉建设活动中的勘察、设计、施工、监理所涉及的法规及分类，并能在实践中逐渐对其加深理解和选用。重点是建设活动基本法律规范; ?明确建设法规在我国建设活动中的地位、作用和如何实施，并能及时掌握我国新颁布的相应法律、法规; (2)建设法规的构成分为三个部分:建设行政法律、建设民事法律和建设技术法规。 ?建设行政法律 建设行政法律是指国家制定或认可，体现人民意志，由国家强制力保证实施的井由国家建设管理机构从宏观上、全局上管理建筑业的法律规范。它在建设法规中居主要地位。 ?建设民事法律 建设民事法律是指国家制定或认可的，体现人民意志的，由国家强制力保证其实施的调整平等主体，如:公民之间、法人之间、公民与法人之间的建设关系的行为准则。 ?建设技术法规 建设技术法规是指国家制定或认可的，由国家强制力保证其实施的工程建设勘察、规划、建设、施工、安装、 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 、验收等技术规程、规则、规范、条例、办法、定额、指标等规范性文件。 12.2 工程项目管理 1、工程项目管理的基本概念和预期目标 以工程建设作为基本任务的项目管理的核心内容可概括为:“三控制、二管理、一协调”，即进度控制、质量控制、费用控制，合同管理、信息管理和组织协调。 项目管理基本目标最主要的方面:专业目标，工期目标和费用目标，它们共同构成项目管理的目标体系。 2、工程项目管理的主要方式 ?项目管理服务;?项目管理承包。 3、工程项目管理现代化 现代化的项目管理具有如下特点: ?项目管理理论、方法、手段的科学化; A、现代管理理论的应用;B、现代管理方法的应用;C、管理手段的现代化; ?项目管理的社会化、专业化; ?项目管理的标准化和规范化; ?项目管理国际化。 12.3 工程项目的招投标承包 1、工程项目招投标 工程项目招标投标中的所谓“招标”是指项目建设单位(业主)将建设项目的内容和要求以文件形式标明，招引项目承包单位(承包商)来报价(投标)，经比较，选择理想承包单位并达成协议的活动。由于工程的性质和业主的评价标准不同，择优一般包含如下四个主要方面:较低的价格、先进的技术、优良的质量和较短的工期。 所谓“投标”是指承包商向招标单位提出承包该工程项目的价格和条件，供招标单位选择以获得承包权的活动。 “标”指发标单位标明项目的内容、条件、工程量、质量、工期、标准等的要求，以及不公开的工程价格(标底)。 标底是建设项目造价的表现形式之一。其由招标单位自行编制或委托经建设行政主管部门批准具有编制标底资格和能力的中介机构代理编制，并经当地工程造价管理部门(招投标办公室)核准审定最终形成发包价格，是招标者对招标工程所需费用的自我测算和预期，也是判断投标报价合理性的依据。 建设项目投标报价是指施工单位、设计单位或监理单位根据招标文件及有关计算工程造价的资料，按一定的计算程序计算工程造价或服务费用，在此基础上，考虑投标策略以及各种影响工程造价的因素，然后提出投标报价。 项目招标方式主要有公开招标、邀请招标和协商议标三种。 2、土木工程市场的承发包 在建筑市场上常见的承发包方式为: ?平行承发包 ?总分包 ?施工联合体 ?施工合作体 ?工程项目总承包 ? BOT方式 12.4 建设监理 实行建设监理制度制度可以有效地控制建设工期、确保工程质量、控制建 设投资，从而促进工程建设水平和投资效益的提高，保证国家建设计划的顺利实施，为我国建设事业的稳步、持续、高速、健康发展发挥独特的作用。 1、建设监理概述 建设监理大致包括:对投资结构和项目决策的监理、对建设市场的监理、对工程建设实施的监理。 1989年7月28日国家建设部颁发了《建设监理试行规定》，这是我国第一个建设监理的法规性文件。 2、工程建设监理的范围、依据和内容 建筑工程建设监理是指工程建设监理单位受建设单位委托，对建筑工程所进行的监督和管理的活动。 (1)根据《工程建设监理规定》，建筑工程实施强制监理的范围包括: ?国家重点工程，大、中型工程项目; ?市政、公用工程项目; ?政府投资兴建和开发建设的社会发展事业项目和住宅工程项目; ?外资、中外合资、国外贷款、赠款、捐款建设的工程项目。 (2)根据《建筑法》和建设监理的有关规定，建设监理的依据有: ?国家法律、行政法规; ?国家现行的技术规范、技术标准; ?建设文件、设计文件和设计图纸; ?依法签订的各类工程合同文件等。 (3)工程建设监理的内容 工程建设监理的中心任务是工程质量控制、工程投资控制和建设工期控制，围绕这个任务，应对工程建设的全过程实施监理。 3、工程建设监理的范围 根据《工程建设监理规定》，建筑工程实施强制监理的范围包括: ?国家重点工程，大、中型工程项目; ?市政、公用工程项目; ?政府投资兴建和开发建设的办公楼、社会发展事业项目和住宅工程项目; ?外资、中外合资、国外贷款、赠款、捐款建设的工程项目。 4、工程建设监理的依据 按照我国工程建设监理的有关规定，工程建设监理的依据是国家批准的工程项目建设文件、有关工程建设的法律、法规和工程建设监理合同及其他工程建设合同。 ?法律、主要是指与工程建设活动有关的法律。如《中华人民共和国建筑法》、《合同法》、《中华人民共和国招标投标法》等。 ?法规，主要包括:1)国务院制定的行政法规，如《建设工程质量管理条例》等;2)省级人大及常委会、省所在市人大及常委会，国务院批准的较大的市人大及常委会制定的地方性法规。 ?国家批准的工程项目建设文件，主要包括建设计划、规划、设计文件等。这既是政府有关部门对工程建设进行审查、控制的结果，是一种许可，也是工程实施的依据。 ?依法签定的工程建设合同，是工程建设监理工作具体控制工程投资、质量、进度的主要依据。监理工程师以此为尺度严格监理，并努力达到工程实施的依据。监理单位必须依据监理委托合同中的授权行事。 5、我国建设监理工作发展现状 第13章 教学 第十三章 土木工程防灾与减灾 章节 了解土木工程灾害的成因及影响;了解地震灾害的特点;了解风灾、教学 火灾及其它土木工程灾害的特点;明确土木工程的防灾和减灾策略目的 及加固方法。 1、了解土木工程灾害的成因及影响; 教学 2、了解灾害的特点; 要求 3、明确土木工程防灾与减灾的策略。 教学 地震灾害的特点 重点 教学 工程灾害的内容与防治 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 1学时 学时 教学内容 13.1 工程灾害与防灾 13.2 工程结构检测鉴定与加固 思考题 1.试联系实际，分析联合国公布的20世纪十项最具危害性的灾情是什么, 教学内容 全世界每年都发生很多自然和人为的灾害，严重的灾害造成建筑物的倒塌和破坏，从而造成巨大的经济损失和人员伤亡。土木工程的实践表明，如果土木工程结构具有较好的抗灾能力，则可以大大减少人员伤亡和经济损失。 13.1 工程灾害与防灾 联合国公布的20世纪十项最具危害性的灾情为:?地震灾害;?风灾;?水灾;?火山喷发;?海洋灾难;?生物灾难;?地质灾害;?火灾;?交通灾害;?城市灾害新灾源。 1、地震灾害及抗震 2、风灾及抗风 3、地质灾害及保护 4、其他灾害 13.2 工程结构检测鉴定与加固 土木工程抗灾主要是工程结构抗灾，和工程结构在受灾以后的检测与加固等。工程结构受到地震、风、火、水、冰冻、腐蚀和施工不当引起的灾害，涉及到灾害材料学、灾害检测学、工程修复和加固等领域。 1、灾害材料学 在工程结构的抗灾研究中，首要关注的是材料受灾后的性能变化，即灾害对材料物理力学性能的影响，也即材料在灾害作用下的损伤等。 灾害材料学一般涉及到土木工程材料的一般力学性能:动力荷载对材料的影响;火灾对材料性能的影响;冰冻对材料性能的影响;腐蚀对材料性能的影响等等。 2、灾害检测学 检测的程序为:检测任务委托，收集原设计图纸及竣工图，外观检测，材料检测，构件变形及现有强度评估，有无可修性(若无可修性，则降级处理，若有可修性，则进行内力分析与演算，检验是否满足规范要求)，寿命估计(是否要加固，施工)等。 灾害检测报告一般包括:现状调查，图纸核对，材料强度鉴定，承载能力验算等。 3、灾害工程加固学 对工程结构进行加固的原因:?荷载增大或改变用途或改变结构体系;?抗震加固;?灾害后的结构或纠正设计和施工失误等。 在发达国家或地区，人们常常对重要建筑物进行抗震加固，或对桥梁、筒仓等构筑物及局部损坏的结构进行加固。 在我国，旧房改造、受灾房屋加固等工程项目已越来越多，同时加固产生的社会效益和经济效益也越来越大。 1990年，我国成立了全国建筑物鉴定和加固标准技术委员会，并开始编制建筑物鉴定和加固规程。 钢筋混凝土结构加固的方法有很多种，主要是置换法、绕丝法，粘钢法等。 目前基本是用钢材作为加固材料，但国内外现在已较多地开始研究粘贴复合材料来加固梁柱等结构。 因为复合材料具有钢材所不具有的抗腐蚀性，较高的强重比和抗疲劳能力，在加强钢筋混凝土结构时，不增加梁的高度和柱的截面，不影响使用和美观，所以越来越得到普遍的重视。 4、工程改造加固实例——意大利比萨斜塔加固 第14章 教学 第十四章 数字化技术在土木工程中的应用 章节 了解计算机辅助设计的软件应用;了解信息化施工、智能化建筑与教学 目的 交通的概念;了解计算机仿真系统的应用。 1. 了解计算机辅助设计的软件应用; 教学 2. 了解信息化施工、智能化建筑与交通的概念; 要求 3. 了解计算机仿真系统的应用。 教学 计算机辅助技术在土木工程中的应用的基本概念 重点 教学 计算机辅助技术在土木工程中的应用的基本概念 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 1学时 学时 教学内容 14.1 计算机辅助设计(CAD) 14.2 信息化施工 14.3 智能化建筑 14.4 智能化交通 14.5 仿真系统 14.6 土木工程专业中计算机辅助教学与网络教学 思考题 1.计算机辅助教学的主要特点有哪些, 教学内容 土木工程的设计，特别是大型、复杂工程的设计，需要大量的计算，应用计算机可以节省大量的人力和时间，提高效率，更重要的是提高了计算精度，做成了以往认为不可能做的事情。 14.1 计算机辅助设计(CAD) PKPMCAD是面向钢筋混凝土框架、排架、框架—剪力墙、砖混以及底层框架上层砖房等结构，适用于一般多层工业与民用建筑、100层以下复杂体型的高层建筑，是一个较为完整的设计软件系统。 结构设计CAD过程中有相当一部分工作是对结构进行力学分析与计算。对于结构构件进行力学分析与计算也是土木工程专业学生必须掌握的一项重要技能。 14.2信息化施工 1、信息化施工现状 2、信息化施工未来发展的重点 14.3 智能化建筑 在技术应用方面主要涉及监控技术应用、自动化技术应用等。 数字化标准侧重于:以数字化信息集成为平台，强调楼宇物业与设施管理、一卡通综合服务、业务管理系统的信息共享、网络融合、功能协同，综合信息集成系统(IBMS.net)、楼宇物业与设施管理系统(IPMS)、楼宇管理系统(BMS)、综合安防管理系统(SMS)、“一卡通”管理系统(ICMS)等 14.4 智能化交通 智能化交通是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者提供多样性的服务。 智能化交通系统的组成包括以下几个方面: (1)先进的交通信息服务系统(ATIS) (2)先进的交通管理系统(ATMS) (3)先进的公共交通系统(APTS) (4)先进的车辆控制系统(AVCS) (5)货运管理系统 (6)电子收费系统(ETC) (7)紧急救援系统(EMS) 14.5 计算机模拟仿真在土木工程中的应用 计算机仿真是利用计算机对自然现象、系统功能以及人脑思维等客观世界进行逼真的模拟。 (1)计算机模拟仿真在土木工程教学中的应用 (2)计算机模拟仿真在结构工程中的应用 (3)计算机模拟仿真在防灾工程中的应用 (4)计算机模拟仿真在岩土工程中的应用 14.6 土木工程专业中计算机辅助教学CAI与网络教学 1、计算机辅助教学CAI的主要特点有: ?形式多样、生动活泼:通过对文字、图形、图像、动画、声音等信息的处理，组成图文声像并茂的演播系统，可以进行视听一体等多种方式的形象化教学。 ?高度交互、因材施教:实现了人机对话，能根据学习者的要求选择教学内容、控制学习节奏，及时反馈教学信息，充分调动学习者的兴趣和潜力的发挥，缩短了学习时间。 ?信息量大、重现力强:不受时间、空间的限制，随时记录、存储教学内容，大大缩短了教学内容重现的时间。 ?界面友好、操作简单:只需用键盘或鼠标等简单输入设备，即可实现对整个教学过程的控制。 2、计算机辅助教学的主要优点如下: ?有利于增强教学效果; ?有利于贯彻因材施教的原则; ?有利于激发学生的兴趣: ?有利于培养学生的多种能力; ?有利于提高教学质量。 3、网上教学与学习 第15章 教学 第十五章 土木工程师设计方法 章节 了解设计的基本理念;了解荷载、应力、应变和弹性等概念;了解教学 目的 结构设计的理论和方法;了解结构安全、极限状态设计和设计过程 1、了解设计的基本理念; 2、了解荷载、应力、应变和弹性等概念; 教学 要求 3、了解结构设计的一般理论和方法; 4、了解结构安全、极限状态设计和设计过程 教学 土木工程师设计方法:土木工程设计的理论和方法 重点 教学 土木工程师设计方法:土木工程设计的理论和方法 难点 教学 多媒体为主、板书为辅 方式 计划 1学时 学时 教学内容 15.1 设计的基本理念 15.2 荷载、应力、应变和弹性 15.3 结构设计的一般理论与方法 15.4 结构安全、极限状态设计和设计过程 思考题 1、我国建筑结构必须满足的功能要求有哪些, 教学内容 15.1 结构设计的基本理论 设计与结构计算的目的一般有两个，一个是满足使用功能要求，另一个是经济问题。结构的安全可靠性、使用期间的适用性和经济性是对立统一的，也是我们结构设计所研究和考虑的主要问题。 结构的安全可靠性，指建筑结构达到极限状态的概率是足够小的，或者说结构的安全保证率是足够大的。 我国目前的规范对结构设计制订了明确规定，即建筑结构必须满足下列各项功能要求: ?能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用; ?在正常使用时具有良好的工作性能; ?在正常维护下具有足够的耐久性能: ?在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。 我国现行规范采用了半概率的极限状态设计方法，即在同时考虑极限状态的发生概率和工程经验的基础上，对荷载取值，构件强度以分项安全因数加以保证。 15.2 荷载、应力、应变和弹性 一般将外部作用力称为荷载(结构的自重也是一种荷载);而把荷载作用下结构产生的内部的力和变形状态，用内力、位移、应力、应变等表示;而为了研究各种效应之间的关系，又引入了弹性和塑性的概念等。 1、荷载 荷载是指使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素。或习惯上指施加在工程结构上使工程结构或构件产生效应的各种直接作用，常见的有:结构自重、楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载、车辆荷载、吊车荷载、设备动力荷载以及风、雪、裹冰、波浪等自然荷载。 荷载效应是指在建筑结构设计中，由荷载引起结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。 (1)结构上的荷载一般分为两类:直接荷载和间接荷载。 ?直接荷载 直接以力的形式作用于结构上，如自重、行人或车辆的重量、风压力、土压力和水压力等。 由直接荷载引起的效应，称为荷载效应。 ?间接荷载 不是直接以力的形式作用于结构，而是以某种集结形式出现，引起结构的振动、约束变形或外加变形(包括裂缝)，但是也能使结构产生内力或变形等效应，如温度变化、材料的收缩或膨胀、地基不均匀沉降、地震等。 由间接荷载引起的效应，称为间接荷载效应，如地震荷载效应、温度荷载效应等。 (2)荷载按时间的变化分类: ?永久荷载 在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。 ?可变荷载 在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。 ?偶然荷载 在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。 (3)荷载按空间位置不同分类: ?固定荷载 在结构空间位置上具有固定的分布，但其量值可能具有随机性的荷载。如结构的自重、固定的设备等。 ?自由荷载 在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布，出现的位置及其量值具有随机性的荷载。如房屋楼面上的人群和家具荷载、桥梁上的车辆荷载等。 (4)荷载按结构的反应特点分类 (1)静态荷载 对结构或结构构件不产生动力效应，或其产生的动力效应与静态效应相比可以忽略不计的荷载。如结构自重、雪荷载、土压力或建筑的楼面活荷载等。 (2)动态荷载 对结构或结构构件产生不可忽略的动力效应的荷载。如地震荷载、风荷载、大型设备的振动、爆炸和冲击荷载等。 结构在动态荷载下的分析，一般按结构动力学方法分析。对某些动态荷载，可转换成等效静态荷载，然后按静力学方法分析。 2、应力、应变和弹性 (1)内力 弹性体的荷载作用下发生变形，其上各点发生相对运动，从而产生相互作用的附加内力而简称为内力。 (2)应力 分布内力在某一点集度。 (3)应变 机械零件和构件等物体内任一点(单元体)因外力作用引起的形状和尺寸的相对改变。应变可分为线应变和角应变。 (4)弹性 物体受外力作用变形后，除去作用力时能恢复原来形状的性质叫做弹性。 胡克定律。 (5)极限应力和工作应力 对于某一种材料，应力的增长是有限度的，超过这一限度，材料就要破坏。对某种材料来说，应力可能达到的限度称为该种材料的极限应力。极限应力值要通过材料的力学试验来测定。 将测定的极限应力作适当降低，规定出材料能安全工作的应力最大值，就是许用应力。材料要想安全使用，在使用时其内的应力应低于它的极限应力，否则材料就会在使用时发生破坏。 许用应力= 极限应力/安全系数 15.3结构设计一般理论与方法 1、结构设计的基本理论 一幢建筑物或构筑物能建造起来，必须进行设计与结构计算。设计与结构计算的目的一般有两个:一个是满足使用要求，另一个是经济问题。 (1)满足使用要求 满足使用要求又可分为两个方面考虑: 1)首先要保证建筑物或构筑物在施工过程中和建成以后安全可靠，结构构件不会破坏，整个结构不会倒塌 2)其次要满足使用者提出的适用性要求，如建筑物的梁变形太大，虽然其没有破坏，但站在下面的人将会感觉很不安全，不敢停留，这就不能满足人的适用性要求;再比如厂房里的吊车梁，如果变形太大，吊车将会卡轨，无法使用，这是不能满足机械的适用性要求。 (2)经济问题 所谓经济问题，即是如何用最经济的方法实现上述的安全可靠性和适用性，将建筑物的建造费用降至最少。 重点:结构的安全可靠性、使用期间的适用性和经济性是对立统一的，也是我们结构设计所研究和考虑的主要问题。 (3)结构的安全可靠性 结构的安全可靠性，指建筑结构达到极限状态的概率是足够小的，或者说结构的安全保证率是足够大的。其中的极限状态，指整个建筑或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。 极限状态可分为两类: 1)承载能力极限状态 承载力极限状态是结构或构件达到了最大的承载能力(或极限强度)时的极限状态，如混凝土柱被压坏，梁发生断裂等。 2)正常使用极限状态 正常使用极限状态是结构或构件达到了不能正常使用的极限状态，如梁发生过大的变形或裂缝太大，或在不能出现裂缝的构筑物中如水池产生裂缝等。 (4)我国目前的规范对结构设计的规定: 建筑结构必须满足下列各项功能要求: 1)能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用; 2)在正常使用时具有良好的工作性能; 3)在正常维护下具有足够的耐久性能; 4)在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。 结构的设计并不是要结构100%安全，那是不经济的，而是保证结构的失效概率达到人们的心理可接受的程度。 我国现行规范采用了半概率的极限状态设计方法，即在同时考虑极限状态的发生概率和工程经验的基础上，对荷载取值、构件强度以安全系数加以保证。如《荷载规范》中的荷载值是指结构在正常使用条件下，或在一定使用期间可能出现的最大荷载，但偶然情况下，结构可能受到的荷载要超出这个最大荷载，于是规范采用“荷载安全系数”，将设计荷载增大。规范中构件的强度值是按97.73%保证率规定的，但在正常情况下，由于施工误差、材料不均匀性等方面因素的影响，所以需考虑“构件强度安全系数”。按结构的重要性，还需考虑“附加安全系数”。 2、结构设计的方法 建筑工程的结构设计步骤一般可分为建筑结构模型的建立(结构荷载的计算，构件内力计算和构件选择，施工图绘制四个阶段。 1、结构模型的建立 根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如，砖混结构，框架结构，框剪结构，剪力墙结构，筒体结构，混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式)。并根据不同结构形式的特点和要求，布置结构的承重体系和受力构件。同时根据结构的特点，建立结构模型。 2、结构荷载的计算 (1)荷载种类 荷载包括外部荷载(例如，风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等)和内部荷载(例如，结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等)。 (2)传力路径 (3)荷载计算 根据上述荷载的计算，并根据荷载规范的要求和规定，采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。 3、构件内力计算和构件选择 (1)构件计算 根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力，扭矩，轴心压力及拉力等。 (2)构件选择 根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制(比如，轴压比，剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等等)来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足 要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。施工图设计阶段的内容为:根据上述计算结果，来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构 构件的构造措施。 4、施工图的绘制 15.4 结构安全、极限状态设计和设计过程 1、结构安全 结构在各种作用下防止破坏、倒塌的能力。包括构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性，结构在环境作用下与耐久性关联的安全性。 2、极限设计方法 我国工程结构设计经历了容许应力法、破损阶段法、极限状态设计法和概率极限状态设计法四个阶段。 (1)容许应力法 以结构构件的计算应力σ不大于有关规范所给定的材料容许应力[σ]的原则来进行设计的方法。 一般的设计表达式为:σ?[σ] 容许应力设计法以线性弹性理论为基础，以构件危险截面的某一点或某一局部的计算应力小于或等于材料的容许应力为准则。在应力分布不均匀的情况下，如受弯构件、受扭构件或静不定结构，用这种设计方法比较保守。它的主要缺点是由于单一安全系数是一个笼统的经验系数，因此给定的容许应力不能 保证各种结构具有比较一致的安全水平，也未考虑荷载增大的不同比率或具有异号荷载效应情况对结构安全的影响。 (2)破损阶段法 以结构或构件破坏时的受力情况为依据，考虑了材料的塑性性能，在表达式中引入安全因数，使得构件有了总安全度的概念。与容许应力法相比有进步。但缺点是安全因数凭经验确定，且只考虑了承载力的问题，没有考虑构件在正常使用时的变形和裂缝问题。 (3)极限状态设计法 当以整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态，按此状态进行设计的方法称极限状态设计法。 极限状态设计法明确地将结构的极限状态分成承载能力状态和正常使用极限状态。前者要求结构可能的最小承载力不小于可能的最大外荷载所产生的截面内力。后者则是对构件的变形和裂缝的形成或开裂程度的限制。在安全度上则是由单一安全因数或多系数形式，考虑了荷载的边缘、材料性能的变异和工作条件的不同。 (4)概率极限状态设计法 将工程结构的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两大类。按照各种结构的特点和使用要求，给出极限状态方程和具体的限值，作为结构设计的依据。用结构的失效概率或可靠指标度量结构可靠度，在结构极限状态方程和结构可靠度之间以概率理论建立关系，即为基于概率的极限状态设计法，简称为概率极限状态设计法。其设计式是用荷载或荷载效应、材料性能和几何参数的标准值附以各种分项系数，再加上结构重要性系数来表达。对承载能力极限状态采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计，对正常使用极限状态按荷载的短期效应组合和长期效应组合进行设计。 3、设计过程 (1)首先考虑的因素: ?所设计的结构要适合其使用目的;?结构是持久耐用的;?项目在预算的范围内;?项目在预定的时间内完成。 (2)其次，应考虑建设造价和工期等 ?建设施工方法和方式;?所以材料的类型;?所用材料的数量;?所用材料的质量;?对材料的特殊要求和施工的特殊要求;?施工工地的环境和条件。 (3)典型设计项目的各个环节 ?规划阶段:属于整体规划阶段。涉及要建设什么、在哪里建设;所设计的结构和全部材料的要求;荷载情况;设计参数，如温度、湿度和海拔高度等;建设和使用中的各种限制;将来可能要扩展的考虑;预算等; ?初步设计阶段:一般由建筑师或其他规划工程师对所要建设的项目作方案设计; ?方案设计阶段:进一步完善和细化初步设计阶段的工作，拿出设计方案。 ?详细设计阶段:为项目做出详细设计图纸和相关数据文件; ?建设信息阶段:属于阶段的最后的计算分析、必要的信息必须完成，并送交各级权威部门。同时也是为施工阶段做好工程图纸的准备; ?建设阶段:对施工中的各类问题进行检查，以保证项目能按照设计的要求进行; ?后合同阶段:对建设合同而言某些变化是可能变化的。工程师为客户提供全部在建的图纸、设计参数和地质勘查数据、项目执行报告等。 4、土木工程结构的失效形式 设计的主要目标是避免结构失效。结构失效即是结构变的不能满足原先设想的需要。主要体现在以下几个方面: (1)功能失效 功能失效是指结构不能满足其功能需要。 结构的组成材料等均能满足要求，结构也已建造完工，但是无法实现原先设计时的需要。如桥梁净空太低无法满足船只通行的问题。 (2)服务失效 服务失效是指结构能够承担的服务行为不能满足原来的要求。如结构发生较大的振动，使得无法满足原先科学设备安装的需要。 (3)非连接失效 这类失效往往是结构发生分离，无法形成结构的整体。如塔身下部安装发生偏差，导致上部无法继续施工。 (4)传递失效 这类失效是指结构周围和底下的基础发生了问题，导致结构发生倾斜等。这类失效一般是随时间的迁移而逐渐显露的。如比萨斜塔。 (5)弹性不稳定失效 指结构发生了变形而屈曲。如细长直杆在两端压力的作用下考虑的变形。 (6)材料过应力失效 这类失效是材料承受的应力超过其能够承受的极限应力的缘故。即结构强度问题，如过载。 5、结构设计中的整体设计 一个好的建筑是建筑师和结构工程师创造性合作的产物，从全局观点将形式与功能统一，一起讨论总体设计，分体系统和结构构件设计。建筑师着眼于构思一个总体的空间形式，以保证活动功能和感受需要协调一致，但方案的实现要靠结构工程师。 6、变化世界中的设计师 ?不断适应社会的变化; ?不断地掌握技术的变化; ?不断地知晓经济的变化; ?不读的了解环境的变化; ?不断地参与职业学习; ?从失效的教训中学习。