学习《土木工程概论》课程感悟

宗书雅

【摘要】通过学习《土木工程概论》，熟悉了土木工程的概念、涉及的内容，进行土木工程建设的各种专业技术，掌握了土木工程基本知识和基本技能，奠定了进一步学习深造的理论基础。此文即是本学期学习这门课程的感悟和体会。

【关键词】土木工程概论 基本内容 施工技术

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）31-0245-02

一、土木工程基本理论

1.概念及内容

“土木工程（Civil Engineering）”是人类进化史中最早的“技术科学”，是建造各类工程设施的科学技术的统称。其实质是系统的技术过程和生产过程。[1]它的范围既包括各种工程设施，也涵盖进行工程施工所使用的设备材料和各种专业技术。具体内容有：道路桥梁等地上、工程、海底、防空等地下工程，港口、运河等水中各种工程。

2.土木工程的历史

“土木”一词的来源是因为在久远的过去，建筑物的建造离不开土块、木头和石头。[2]随着近代土木工程材料的发展，逐渐带动了土木工程的进一步发展，19世纪中后期土木工程有了较快发展，不断有新型材料、新型设备、新型建筑物问世。破特兰水泥、混凝土、年轻炉炼钢法、钢筋混凝土、预应力混凝土等都是在1842年至1928年期间出现和使用，使土木工程发展上升到新的台阶。土木工程在近代的发展速度稍慢，西方先进的土木工程技术在清朝洋务运动后才开始引进并逐渐赶超世界领先水平。里程碑样的事件就是我国著名工程师詹天佑在1909年带领建成的京张铁路，其建造水平可以与世界先进水平媲美。京张铁路有四条隧道，全长约200公里，最长的隧道长1091米，位于北京的八达岭隧道。截止到辛亥革命爆发，中国建造铁路总长9100公里。如今各种土木施工技术广泛应用到各种建筑物的建造中，各种建筑也应运而生，铁路公路纵横交错，如雨后春笋般地树立在地球各个角落。也出现了数个世界第一：第一悬索桥——日本明石海峡悬索桥；第一斜拉桥——日本多多乐大桥；第一电视塔——加拿大多伦多电视塔；第一高坝——瑞士大迪克桑斯坝。现在土木工程的发展动力来自社会生产力的发展，现代科学技术、工程材料和工艺设备的发展为现代土木工程的高速度向前发展奠定了坚实基础。

3.土木工程的未来

①高难度建筑问世：日本打算在海中建造一座供5万人居住的千年塔，这座离海约1.25英里的建筑，不仅功能齐全还具有强大的防震功能。

②向外层空间发展：随着人类登月的成功和航空航天事业的发展，人们发现在月球上完全有可能制造出氧和水供人类居住使用。因为科学家发现月球上存在许多的钛铁矿，在1000℃左右的温度及作用下，钛铁矿与氢化物发生反应能生成人类生存必需的氧气和水，因此推断人类居住月球的可能性。1985年探索到月球上有合成混凝土的材料，由此设想在月球上建造钢筋混凝土空间站。[3]乐观地预测在21世纪中期以后，太空人类化、工业化、商业化及太空旅游等都有可能得到更大的发展。

③向海洋拓展：可以大胆构想在海平面上建造飞机场，一是节约了陆地资源，二是防止噪声扰民。这一设想的灵感来自于迪拜（阿拉酋首都）在海上建造的七星大酒店，洪都拉斯也在计划建造一艘巨型游船，集居住、娱乐、休闲、商业、工作等功能为一体，类似于在海上建造人工岛，亦与某些海岸延伸工程及围海开垦工程有异曲同工之妙，这艘城市型游船的建造也必将为将来人们在海洋建造人工岛提供科技经验和实际支持。[4]

④向现代化进展：将来与土木工程有关的各种工程施工、材料使用、抗震分析、科学研究等方面都会实行信息化、智能化，土木人将会带给人类更绿色与安全的生活工作环境。

二、土木工程基本材料

土木工程构成三要素：材料、施工与理论。土木工程材料分为：①无机材料如钢材、水泥等；②有机材料：砖石、木材、沥青；③复合材料：混凝土、钢玻璃等。材料是在土木工程当中起着至关重要的作用，工程造价、工程质量与材料的造价与质量密不可分，土木工程材料的发展方向也带动着未来建筑业的进步与發展趋势。未来土木工程材料将具有高强度、重量轻、多功能、环保绿色等特点。

三、土木基本工程

土木工程包括基础工程、建筑工程、道路工程、桥梁工程等。

1.基础工程：

基础工程是地基与基础的统称。地基是承载建筑物重荷的地层，包括天然和人工两种类型地基；基础是传递负荷到地基上的下部结构。分为浅基础与深基础。基础工程是建筑物的根本，隐蔽，位于地下，造价高，工期长，作用重大，不能补救，所以对基础工程的要求高，一般其造价占总造价的25%-30%，工期占总工期的30%左右，要确保万无一失，不能失败。

（1）深基础：是将承载的建筑物负荷集中传递到地基深层的基础，具有置埋深、承重集中的特点，分为沉井、地下连续墙、桩基础等三种类型。

（2）浅基础：是指掩埋深度4米左右的基础。是通过扩散分布的方式把建筑物荷载传递于基础底面的浅层。有两种分类方法，一种是按钢度分类，一种是按照结构分类。[5]其中按钢度强弱分为柔性基础与钢性基础，按结构类型分为箱形基础、片筏基础和柱下基础三种。

基础工程章节的学习要点是掌握如何减轻浅基础不均匀沉降的措施。应注意以下几点：

①建筑因素：a.建筑物的体型、高度、墙体布置符合要求；b. 设计沉降缝以增强调整不均匀沉降的能力。

②结构因素：a.降低或分散地基的附加压；b.建筑物重量控制在一定范围；c.尽量使用砖混结构。

③施工因素：不要破坏地基原结构，注意科学进行施工程序。[6]

2.建筑工程：

（1）建筑分类：①按功能分：民用建筑、工业建筑；②按结构分：砖木、砖混、钢筋混凝土结构等；③按高度分：底层（1-3层）、多层（4-8层）、高层（9-30层）、超高层（31层以上）建筑。

（2）建筑基本构成要素：墙、板、梁、柱、拱

（3）建筑的结构设计

①框架结构：即骨架结构，由梁和柱刚性连接，合理层数为15层以内，高与宽的比应为5～7。

②剪力墙结构体系：合理层数为30层以下，高与宽的4～5为宜。

③混合结构体系：如框架-剪力墙、框支剪力墙结构等。

结构设计的目的要安全、经济、实惠。设计步骤：a.确定结构类型；b.建立结构模型；c.计算结构荷载；d.计算构件内力；e.绘制施工图纸。

3.道路工程：

（1）公路分级：由低到高分为五级：四级公路、三级公路、二级公路、一级公路、高速公路。其中高速公路的特点是行车速度快但交通事故少，物流便利、安全舒适。

（2）道路工程特点：①较建筑结构简单；②工程受车辆重量及环境大气影响大；③工程量大复杂；④耗资巨大。

（3）铁路工程：客运和物资的转运量最大的交通方式之一。时速高， 120～160km为中速。

4.桥梁工程：

桥梁按结构体系分为梁式桥、斜拉桥、拱桥、刚架桥（rigid frame bridge）、悬索桥（suspension bridge）、组合桥等。每种桥都有自己的特点，上承式拱桥特点：视野清晰，高度大；下承式拱桥特点：视野差，高度小；中承式特点：兼并上承式与下承式的特点。[7]悬索桥一般适用于跨度超过1000米的区域往往选择悬索桥。桥身与桥墩的连接为刚性连接的称为刚架桥，梁式桥的桥身与桥墩的连接为非刚性。

5.隧道工程：

隧道工程属于地下工程，指在山体内或地面修建的孔道横断面积大于2㎡的建筑物。施工方法：有明挖法、盖挖法、掘进机法、盾构法、钻爆法、沉管法、顶进法等。[8]

四、土木工程的施工技术

（1）基础施工技术包括开挖技术、桩基施工、沉井施工、地下连续墙施工、锚杆挡墙施工技术等。

（2）结构施工技术包括砌筑工程、钢筋混凝土工程、预应力混凝土工程等施工技术。

五、土木工程项目管理

（1）工程建设程序：项目建议→可行性研究→设计工作→建设准备→建设实施→竣工验收→建设后评价。

（2）招标和投标：需要建设施工的单位招揽各个承包单位去参与竞争的活动叫招标，有意向承包该建设工程的施工单位参与承包竞争的活动叫投标。[9]通常较大项目的工程实施前都要进行项目的招投标，这是市场经济发展的必然，体现了公平竞争原则，有助于提高工程质量，节约成本，绿色环保。

（3）施工程序：其中建设施工程序按以下步骤进行：a.通过投标承接施工任务；b.签订施工合同；c.撰写提交施工报告；d.开始施工；e.竣工验收

（4）施工监理：在一项工程建设过程中通常分为三方：甲方、乙方和丙方，分别对应建设方（业主）、施工方和监理方。有些项目需要实行强制监理，如国家和政府投资兴建的重点项目或与人民群眾利益密切的项目，大、中型项目、某些外资捐款项目等。

总结

《土木工程概论》概括讲述了土木工程涉及的各个方面的内容，本文只是自己学完之后用自己的话的简单总结，土承天下 木载苍穹， “土木”只有简单的两个字，涵盖了太多的知识，充满了太多的未知与神秘，对我们来说像大海一样遥不可及，要精通的土木工程专业知识还有遥远的路要走，但是有志者事竟成，兴趣是最好的老师，只要热爱自己的专业，努力学习，讲究方法，全面发展，就能成为一名建设天下的土木英才。

参考文献：

[1]《土木系统工程》机械工业出版社

[2]《土木建筑工程概论》王继明主编 高等教育出版社

[3]《INTRODUCTION OF CIVIL ENGINEERING》中国建筑工业出版社

[4]《土木建筑文献检索与利用》肖友瑟主编 大连理工大学出版社

[5]《土木工程学报》中国土木工程学会 土木工程学报编辑部

[6]《土木工程》中国土木工程学会 科学出版社

[7]《土木工程概论》上海交通出版社

[8]《土木工程》（英）斯科特（Scott，J.S.）撰 中国建筑工业出版社

[9]《土木工程总论》丁大钧，蒋永生编 中国建筑工业出版社