《土木工程基础》课件

土木工程基础建筑与结构的科学课程介绍与学习目标课程介绍学习目标本课程系统讲解土木工程的基础知识，涵盖结构力学、材料力学、地基与基础、结构设计、施工技术等核心内容课程内容深入浅出，理论与实践相结合，帮助学生全面掌握土木工程的基本原理和方法本课程还将介绍土木工程领域的前沿技术和发展趋势，为学生未来的学习和职业发展做好准备土木工程的历史发展古代文明的基石中世纪的进步12土木工程伴随着人类文明的发展中世纪欧洲的城堡、教堂和桥梁而不断演进从古埃及的金字塔等建筑，体现了当时土木工程技到古罗马的输水道，古代土木工术的进步这些建筑结构复杂，程的辉煌成就展现了人类的智慧建造精细，代表了中世纪建筑工和创造力这些工程不仅满足了程的最高水平同时，亚洲的土当时社会的需求，也为后世留下木工程也取得了显著成就，如中了宝贵的文化遗产国的长城、故宫等近代工业革命的推动古代重大土木工程成就古埃及金字塔作为古代世界七大奇迹之一，金字塔是古埃及法老的陵墓，体现了古埃及人在建筑、测量、数学等方面的卓越成就古罗马输水道古罗马输水道是为了解决城市供水问题而建造的，其规模宏大，设计精巧，至今仍令人叹为观止中国的长城长城是古代中国为了抵御北方游牧民族的入侵而修建的，它是世界历史上最伟大的军事防御工程之一印度的泰姬陵泰姬陵是莫卧儿王朝皇帝沙贾汗为纪念其爱妃而建造的，它是世界建筑史上的瑰宝，体现了印度建筑艺术的精湛水平现代土木工程技术革新新材料的应用技术智能化施工BIM高强度混凝土、高性（建筑信息模型机器人、无人机等智BIM能钢材、复合材料等）技术实现了建筑设能化设备的应用，提新材料的应用，提高计、施工、管理的信高了施工效率和安全了结构的强度、耐久息化和协同化，提高性，降低了劳动强度性和安全性了工程效率和质量土木工程的基本概念定义1土木工程是应用科学和数学原理，规划、设计、建造和维护各种基础设施的工程领域，包括道路、桥梁、建筑、水利工程等分类2土木工程可以分为结构工程、岩土工程、交通工程、水利工程、环境工程等多个专业方向目标3土木工程的目标是为人类提供安全、经济、可持续的基础设施，改善人们的生活质量结构力学基础静力学研究物体在静止状态下的受力平衡问题，是结构力学的基础材料力学研究材料在受力作用下的变形和破坏规律，为结构设计提供依据结构分析应用静力学和材料力学的原理，分析结构在各种荷载作用下的内力和变形受力分析的基本原理力的概念力的分类1力是物体间的相互作用，是改变物体力可以分为集中力、分布力、体力等2运动状态的原因力矩的概念力的合成与分解4力矩是力对物体产生转动效应的度量力可以进行合成和分解，简化受力分3析静力平衡条件力的平衡1物体所受外力的合力为零力矩的平衡2物体所受外力对任意点的力矩之和为零应力与应变的关系应力1单位面积上的内力，反映材料内部的受力状态应变2物体变形的程度，是无量纲的量本构关系3应力与应变之间的关系，反映材料的力学性能材料力学基础材料的力学性能常用构件的应力分析包括强度、刚度、塑性、韧性、硬度等指标，是材料选用的包括轴向拉伸或压缩、剪切、弯曲、扭转等情况下的应力计重要依据算常用建筑材料介绍混凝土钢材木材由水泥、砂、石子和水按一定比例混合具有高强度、高韧性和良好的可焊性，天然材料，具有轻质、易加工等特点，而成的复合材料，具有良好的强度和耐是重要的结构材料常用于房屋结构和装饰久性混凝土的性能特点强度耐久性12混凝土的抗压强度是其重要混凝土的耐久性是指其抵抗的力学性能指标，决定了结各种环境因素侵蚀的能力，构的承载能力如抗冻融、抗渗、抗化学腐蚀等和易性3混凝土的和易性是指其在搅拌、运输、浇筑和振捣过程中保持均匀、密实的能力钢材的特性与应用高强度钢材具有很高的抗拉强度和屈服强度，可以承受较大的荷载高韧性钢材具有良好的塑性和韧性，可以吸收大量的能量，抵抗冲击荷载可焊性钢材具有良好的可焊性，可以通过焊接连接成各种形状的构件应用钢材广泛应用于桥梁、高层建筑、工业厂房等结构的建造木材在建筑中的应用环保轻质美观木材是天然材料，具木材密度小，重量轻木材具有天然的纹理有可再生性，有利于，便于运输和安装和色彩，可以营造温环境保护馨舒适的建筑风格新型建筑材料探索复合材料1由两种或两种以上不同性质的材料组合而成，具有优异的综合性能智能材料2能够感知外部环境变化并做出响应的材料，如自修复混凝土、调光玻璃等绿色建材3在生产、使用和废弃过程中对环境影响小的材料，如再生骨料混凝土、竹材等地基与基础工程地基承受建筑物荷载的土层，其力学性能直接影响建筑物的稳定性和安全性基础将建筑物荷载传递到地基的结构，其类型和设计直接关系到地基的受力状态地基处理对软弱地基进行加固和改良，提高其承载力和稳定性地质勘察的重要性评价地基承载力地质勘察可以确定地基的承载力，为2基础设计提供依据了解地质条件1通过地质勘察，可以了解地基的地质构造、土层分布、地下水情况等预防地质灾害地质勘察可以识别潜在的地质灾害，如滑坡、沉降等，采取相应的防治措3施土壤力学基础土壤的物理性质1包括密度、含水量、孔隙率等，影响土壤的力学性能土壤的力学性质2包括抗剪强度、压缩性、渗透性等，是地基设计的重要参数基础类型选择浅基础1埋置深度较浅的基础，如条形基础、独立基础、筏板基础等深基础2埋置深度较深的基础，如桩基础、沉井基础等选择依据3根据地基条件、建筑物荷载、工程造价等因素综合考虑桩基础设计要点桩的类型桩的承载力计算按受力方式可分为摩擦桩和端承桩，按材料可分为混凝土桩根据桩的类型和地基条件，计算单桩承载力和群桩效应、钢桩、木桩等建筑结构设计原理安全性适用性经济性结构应具有足够的承载能力和稳定性，结构应满足使用功能的要求，如空间尺结构设计应考虑材料和施工的经济性，保证在使用过程中不发生破坏寸、采光通风等降低工程造价荷载计算方法永久荷载可变荷载12建筑物自身的重量和固定设在使用过程中发生变化的荷备的重量，如墙体、楼板、载，如人群、家具、积雪等屋顶等偶然荷载3在特定条件下才可能出现的荷载，如地震、风荷载等结构设计规范目的内容保证结构设计的安全性、适用包括荷载取值、材料强度、构性和经济性件尺寸、构造要求等重要性结构设计必须严格遵守设计规范，确保工程质量抗震设计基础地震作用抗震措施目标地震引起的地面运动提高结构的抗震能力保证建筑物在地震作对建筑物产生的作用，如设置抗震墙、加用下不倒塌或轻微破力强连接等坏高层建筑结构体系框架结构1由梁、柱组成的结构体系，承受竖向和水平荷载剪力墙结构2由剪力墙承受水平荷载的结构体系，刚度大，抗震性能好筒体结构3由多个筒体组成的结构体系，适用于超高层建筑钢筋混凝土结构材料由钢筋和混凝土组成的复合材料，充分发挥两种材料的优势特点强度高、耐久性好、防火性能好、造价适中应用广泛应用于房屋建筑、桥梁、隧道等工程钢结构工程特点2强度高、重量轻、施工速度快、可回收利用材料1采用钢材作为主要承重材料的结构应用适用于大跨度结构、高层建筑、工业3厂房等砌体结构设计材料1采用砖、石、砌块等砌筑而成的结构特点2造价低廉、施工简单、保温隔热性能好木结构设计要点材料选择1选择干燥、防腐处理的木材连接方式2采用榫卯连接、螺栓连接等防火措施3对木材进行防火处理，设置防火构造建筑施工技术土方工程模板工程钢筋工程混凝土工程包括开挖、回填、压实等为混凝土浇筑提供支撑和钢筋的加工、绑扎和安装混凝土的搅拌、运输、浇，为基础施工创造条件成型的模具，保证结构的强度筑和养护，保证结构的质量施工组织设计施工方案资源配置现场管理确定施工方法、施工顺序、施工进度等合理配置人力、材料、机械设备等对施工现场进行组织、协调和控制施工质量控制事前控制事中控制12对材料、设备、施工方案等对施工过程进行监督和检查进行检验和审批，及时纠正偏差事后控制3对工程进行验收和评估，总结经验教训施工安全管理安全制度安全教育建立健全安全管理制度，明确对工人进行安全教育和培训，各级人员的安全责任提高安全意识安全防护提供必要的安全防护用品，如安全帽、安全带等工程测量基础距离测量高程测量角度测量用皮尺、钢尺、全站用水准仪测量地面的用经纬仪测量水平角仪等测量两点之间的高低起伏和竖直角距离测量仪器使用水准仪1用于测量地面点的高程经纬仪2用于测量水平角和竖直角全站仪3集距离、角度和高程测量于一体的仪器工程造价估算直接费包括人工费、材料费、机械使用费等间接费包括管理费、利润、税金等其他费用包括建设单位管理费、可行性研究费等工程预算编制计算工程量2根据施工图纸计算各项工程的工程量收集资料1收集工程量清单、定额、材料价格等资料套用定额根据工程量和定额，计算各项工程的3费用工程合同管理合同签订1明确双方的权利和义务合同履行2按照合同约定履行各自的义务工程项目管理项目启动1明确项目目标、范围、时间、成本等项目执行2按照项目计划开展各项工作项目控制3对项目进度、成本、质量等进行控制建筑给排水系统给水系统排水系统将自来水输送到建筑物内部的各个用水点将建筑物内部的污水、废水和雨水排出暖通空调基础采暖通风空调为建筑物提供热源，保持室内温度更换室内空气，排除污染物调节室内温度和湿度，提供舒适的环境建筑电气系统供电系统照明系统12将电能输送到建筑物内部的为建筑物提供照明，满足人各个用电设备们的视觉需求弱电系统3包括通信系统、安防系统、消防系统等智能建筑技术楼宇自控系统安防系统信息网络系统对建筑物内的设备进行集中监控和对建筑物进行安全防范，防止非法为建筑物提供高速、稳定的网络连管理入侵接绿色建筑概念节能节水节材减少能源消耗，提高减少水资源消耗，提减少材料消耗，采用能源利用效率高水资源利用效率可再生材料建筑节能技术外墙保温1减少建筑物热量散失高效门窗2减少能量损失太阳能利用3利用太阳能发电和供热可持续发展设计环境友好减少对环境的负面影响资源节约合理利用资源，减少浪费经济可行具有经济效益，可以长期发展建筑环境保护保护生态2保护建筑周围的生态环境减少污染1减少施工和使用过程中产生的污染物资源循环利用对建筑垃圾进行回收利用3工程质量验收验收标准1按照国家标准和设计要求进行验收验收程序2进行资料审查、现场检查和功能测试工程维护与养护定期检查1定期对建筑物进行检查，发现问题及时处理日常维护2对建筑物进行清洁、保养和维修预防性维护3采取预防措施，延长建筑物的使用寿命桥梁工程基础桥梁类型桥梁设计包括梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等根据桥梁的类型和荷载，进行结构设计和材料选择隧道工程概述隧道开挖隧道支护隧道衬砌采用钻爆法、盾构法等方法进行隧道开采用喷射混凝土、锚杆等方法进行隧道采用混凝土、钢结构等进行隧道衬砌挖支护道路工程设计路线设计路基设计12确定道路的走向、线形和平设计路基的结构和材料，保面布置证其稳定性和承载能力路面设计3设计路面的结构和材料，保证其平整度和耐久性水利工程基础水坝水库用于拦蓄水流，调节水量和发用于储存水资源，提供灌溉和电供水灌溉系统用于将水输送到农田，进行灌溉技术应用BIM设计阶段施工阶段运营维护阶段进行建筑模型设计，进行施工模拟，进行进行设备管理和维护进行碰撞检查和优化进度管理和成本控制，提高运营效率设计工程软件使用AutoCAD1用于绘制建筑图纸和进行设计Revit2用于进行建模和协同设计BIMPKPM3用于进行结构计算和分析工程案例分析案例选择选择具有代表性和典型性的工程案例案例分析分析工程的设计、施工和管理等方面经验总结总结工程的成功经验和教训工程事故分析事故分析2分析事故的发生机理和影响因素事故调查1调查事故的原因和责任预防措施制定预防事故发生的措施3职业道德规范诚信1诚实守信，遵守职业道德责任2对工程质量和安全负责工程师责任与使命社会责任1为社会提供安全、可靠的基础设施职业责任2遵守职业道德，保证工程质量个人发展3不断学习和提高自己的专业技能。