學(xué)習(xí)《土木工程概論》課程感悟

宗書雅

【摘要】通過學(xué)習(xí)《土木工程概論》，熟悉了土木工程的概念、涉及的內(nèi)容，進(jìn)行土木工程建設(shè)的各種專業(yè)技術(shù)，掌握了土木工程基本知識和基本技能，奠定了進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造的理論基礎(chǔ)。此文即是本學(xué)期學(xué)習(xí)這門課程的感悟和體會。

【關(guān)鍵詞】土木工程概論 基本內(nèi)容 施工技術(shù)

【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）31-0245-02

一、土木工程基本理論

1.概念及內(nèi)容

“土木工程（Civil Engineering）”是人類進(jìn)化史中最早的“技術(shù)科學(xué)”，是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。其實質(zhì)是系統(tǒng)的技術(shù)過程和生產(chǎn)過程。[1]它的范圍既包括各種工程設(shè)施，也涵蓋進(jìn)行工程施工所使用的設(shè)備材料和各種專業(yè)技術(shù)。具體內(nèi)容有：道路橋梁等地上、工程、海底、防空等地下工程，港口、運(yùn)河等水中各種工程。

2.土木工程的歷史

“土木”一詞的來源是因為在久遠(yuǎn)的過去，建筑物的建造離不開土塊、木頭和石頭。[2]隨著近代土木工程材料的發(fā)展，逐漸帶動了土木工程的進(jìn)一步發(fā)展，19世紀(jì)中后期土木工程有了較快發(fā)展，不斷有新型材料、新型設(shè)備、新型建筑物問世。破特蘭水泥、混凝土、年輕爐煉鋼法、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等都是在1842年至1928年期間出現(xiàn)和使用，使土木工程發(fā)展上升到新的臺階。土木工程在近代的發(fā)展速度稍慢，西方先進(jìn)的土木工程技術(shù)在清朝洋務(wù)運(yùn)動后才開始引進(jìn)并逐漸趕超世界領(lǐng)先水平。里程碑樣的事件就是我國著名工程師詹天佑在1909年帶領(lǐng)建成的京張鐵路，其建造水平可以與世界先進(jìn)水平媲美。京張鐵路有四條隧道，全長約200公里，最長的隧道長1091米，位于北京的八達(dá)嶺隧道。截止到辛亥革命爆發(fā)，中國建造鐵路總長9100公里。如今各種土木施工技術(shù)廣泛應(yīng)用到各種建筑物的建造中，各種建筑也應(yīng)運(yùn)而生，鐵路公路縱橫交錯，如雨后春筍般地樹立在地球各個角落。也出現(xiàn)了數(shù)個世界第一：第一懸索橋——日本明石海峽懸索橋；第一斜拉橋——日本多多樂大橋；第一電視塔——加拿大多倫多電視塔；第一高壩——瑞士大迪克桑斯壩?，F(xiàn)在土木工程的發(fā)展動力來自社會生產(chǎn)力的發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、工程材料和工藝設(shè)備的發(fā)展為現(xiàn)代土木工程的高速度向前發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

3.土木工程的未來

①高難度建筑問世：日本打算在海中建造一座供5萬人居住的千年塔，這座離海約1.25英里的建筑，不僅功能齊全還具有強(qiáng)大的防震功能。

②向外層空間發(fā)展：隨著人類登月的成功和航空航天事業(yè)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)在月球上完全有可能制造出氧和水供人類居住使用。因為科學(xué)家發(fā)現(xiàn)月球上存在許多的鈦鐵礦，在1000℃左右的溫度及作用下，鈦鐵礦與氫化物發(fā)生反應(yīng)能生成人類生存必需的氧氣和水，因此推斷人類居住月球的可能性。1985年探索到月球上有合成混凝土的材料，由此設(shè)想在月球上建造鋼筋混凝土空間站。[3]樂觀地預(yù)測在21世紀(jì)中期以后，太空人類化、工業(yè)化、商業(yè)化及太空旅游等都有可能得到更大的發(fā)展。

③向海洋拓展：可以大膽構(gòu)想在海平面上建造飛機(jī)場，一是節(jié)約了陸地資源，二是防止噪聲擾民。這一設(shè)想的靈感來自于迪拜（阿拉酋首都）在海上建造的七星大酒店，洪都拉斯也在計劃建造一艘巨型游船，集居住、娛樂、休閑、商業(yè)、工作等功能為一體，類似于在海上建造人工島，亦與某些海岸延伸工程及圍海開墾工程有異曲同工之妙，這艘城市型游船的建造也必將為將來人們在海洋建造人工島提供科技經(jīng)驗和實際支持。[4]

④向現(xiàn)代化進(jìn)展：將來與土木工程有關(guān)的各種工程施工、材料使用、抗震分析、科學(xué)研究等方面都會實行信息化、智能化，土木人將會帶給人類更綠色與安全的生活工作環(huán)境。

二、土木工程基本材料

土木工程構(gòu)成三要素：材料、施工與理論。土木工程材料分為：①無機(jī)材料如鋼材、水泥等；②有機(jī)材料：磚石、木材、瀝青；③復(fù)合材料：混凝土、鋼玻璃等。材料是在土木工程當(dāng)中起著至關(guān)重要的作用，工程造價、工程質(zhì)量與材料的造價與質(zhì)量密不可分，土木工程材料的發(fā)展方向也帶動著未來建筑業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展趨勢。未來土木工程材料將具有高強(qiáng)度、重量輕、多功能、環(huán)保綠色等特點。

三、土木基本工程

土木工程包括基礎(chǔ)工程、建筑工程、道路工程、橋梁工程等。

1.基礎(chǔ)工程：

基礎(chǔ)工程是地基與基礎(chǔ)的統(tǒng)稱。地基是承載建筑物重荷的地層，包括天然和人工兩種類型地基；基礎(chǔ)是傳遞負(fù)荷到地基上的下部結(jié)構(gòu)。分為淺基礎(chǔ)與深基礎(chǔ)。基礎(chǔ)工程是建筑物的根本，隱蔽，位于地下，造價高，工期長，作用重大，不能補(bǔ)救，所以對基礎(chǔ)工程的要求高，一般其造價占總造價的25%-30%，工期占總工期的30%左右，要確保萬無一失，不能失敗。

（1）深基礎(chǔ)：是將承載的建筑物負(fù)荷集中傳遞到地基深層的基礎(chǔ)，具有置埋深、承重集中的特點，分為沉井、地下連續(xù)墻、樁基礎(chǔ)等三種類型。

（2）淺基礎(chǔ)：是指掩埋深度4米左右的基礎(chǔ)。是通過擴(kuò)散分布的方式把建筑物荷載傳遞于基礎(chǔ)底面的淺層。有兩種分類方法，一種是按鋼度分類，一種是按照結(jié)構(gòu)分類。[5]其中按鋼度強(qiáng)弱分為柔性基礎(chǔ)與鋼性基礎(chǔ)，按結(jié)構(gòu)類型分為箱形基礎(chǔ)、片筏基礎(chǔ)和柱下基礎(chǔ)三種。

基礎(chǔ)工程章節(jié)的學(xué)習(xí)要點是掌握如何減輕淺基礎(chǔ)不均勻沉降的措施。應(yīng)注意以下幾點：

①建筑因素：a.建筑物的體型、高度、墻體布置符合要求；b. 設(shè)計沉降縫以增強(qiáng)調(diào)整不均勻沉降的能力。

②結(jié)構(gòu)因素：a.降低或分散地基的附加壓；b.建筑物重量控制在一定范圍；c.盡量使用磚混結(jié)構(gòu)。

③施工因素：不要破壞地基原結(jié)構(gòu)，注意科學(xué)進(jìn)行施工程序。[6]

2.建筑工程：

（1）建筑分類：①按功能分：民用建筑、工業(yè)建筑；②按結(jié)構(gòu)分：磚木、磚混、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等；③按高度分：底層（1-3層）、多層（4-8層）、高層（9-30層）、超高層（31層以上）建筑。

（2）建筑基本構(gòu)成要素：墻、板、梁、柱、拱

（3）建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計

①框架結(jié)構(gòu)：即骨架結(jié)構(gòu)，由梁和柱剛性連接，合理層數(shù)為15層以內(nèi)，高與寬的比應(yīng)為5～7。

②剪力墻結(jié)構(gòu)體系：合理層數(shù)為30層以下，高與寬的4～5為宜。

③混合結(jié)構(gòu)體系：如框架-剪力墻、框支剪力墻結(jié)構(gòu)等。

結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的要安全、經(jīng)濟(jì)、實惠。設(shè)計步驟：a.確定結(jié)構(gòu)類型；b.建立結(jié)構(gòu)模型；c.計算結(jié)構(gòu)荷載；d.計算構(gòu)件內(nèi)力；e.繪制施工圖紙。

3.道路工程：

（1）公路分級：由低到高分為五級：四級公路、三級公路、二級公路、一級公路、高速公路。其中高速公路的特點是行車速度快但交通事故少，物流便利、安全舒適。

（2）道路工程特點：①較建筑結(jié)構(gòu)簡單；②工程受車輛重量及環(huán)境大氣影響大；③工程量大復(fù)雜；④耗資巨大。

（3）鐵路工程：客運(yùn)和物資的轉(zhuǎn)運(yùn)量最大的交通方式之一。時速高， 120～160km為中速。

4.橋梁工程：

橋梁按結(jié)構(gòu)體系分為梁式橋、斜拉橋、拱橋、剛架橋（rigid frame bridge）、懸索橋（suspension bridge）、組合橋等。每種橋都有自己的特點，上承式拱橋特點：視野清晰，高度大；下承式拱橋特點：視野差，高度?。恢谐惺教攸c：兼并上承式與下承式的特點。[7]懸索橋一般適用于跨度超過1000米的區(qū)域往往選擇懸索橋。橋身與橋墩的連接為剛性連接的稱為剛架橋，梁式橋的橋身與橋墩的連接為非剛性。

5.隧道工程：

隧道工程屬于地下工程，指在山體內(nèi)或地面修建的孔道橫斷面積大于2㎡的建筑物。施工方法：有明挖法、蓋挖法、掘進(jìn)機(jī)法、盾構(gòu)法、鉆爆法、沉管法、頂進(jìn)法等。[8]

四、土木工程的施工技術(shù)

（1）基礎(chǔ)施工技術(shù)包括開挖技術(shù)、樁基施工、沉井施工、地下連續(xù)墻施工、錨桿擋墻施工技術(shù)等。

（2）結(jié)構(gòu)施工技術(shù)包括砌筑工程、鋼筋混凝土工程、預(yù)應(yīng)力混凝土工程等施工技術(shù)。

五、土木工程項目管理

（1）工程建設(shè)程序：項目建議→可行性研究→設(shè)計工作→建設(shè)準(zhǔn)備→建設(shè)實施→竣工驗收→建設(shè)后評價。

（2）招標(biāo)和投標(biāo)：需要建設(shè)施工的單位招攬各個承包單位去參與競爭的活動叫招標(biāo)，有意向承包該建設(shè)工程的施工單位參與承包競爭的活動叫投標(biāo)。[9]通常較大項目的工程實施前都要進(jìn)行項目的招投標(biāo)，這是市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，體現(xiàn)了公平競爭原則，有助于提高工程質(zhì)量，節(jié)約成本，綠色環(huán)保。

（3）施工程序：其中建設(shè)施工程序按以下步驟進(jìn)行：a.通過投標(biāo)承接施工任務(wù)；b.簽訂施工合同；c.撰寫提交施工報告；d.開始施工；e.竣工驗收

（4）施工監(jiān)理：在一項工程建設(shè)過程中通常分為三方：甲方、乙方和丙方，分別對應(yīng)建設(shè)方（業(yè)主）、施工方和監(jiān)理方。有些項目需要實行強(qiáng)制監(jiān)理，如國家和政府投資興建的重點項目或與人民群眾利益密切的項目，大、中型項目、某些外資捐款項目等。

總結(jié)

《土木工程概論》概括講述了土木工程涉及的各個方面的內(nèi)容，本文只是自己學(xué)完之后用自己的話的簡單總結(jié)，土承天下 木載蒼穹， “土木”只有簡單的兩個字，涵蓋了太多的知識，充滿了太多的未知與神秘，對我們來說像大海一樣遙不可及，要精通的土木工程專業(yè)知識還有遙遠(yuǎn)的路要走，但是有志者事竟成，興趣是最好的老師，只要熱愛自己的專業(yè)，努力學(xué)習(xí)，講究方法，全面發(fā)展，就能成為一名建設(shè)天下的土木英才。

參考文獻(xiàn)：

[1]《土木系統(tǒng)工程》機(jī)械工業(yè)出版社

[2]《土木建筑工程概論》王繼明主編 高等教育出版社

[3]《INTRODUCTION OF CIVIL ENGINEERING》中國建筑工業(yè)出版社

[4]《土木建筑文獻(xiàn)檢索與利用》肖友瑟主編 大連理工大學(xué)出版社

[5]《土木工程學(xué)報》中國土木工程學(xué)會 土木工程學(xué)報編輯部

[6]《土木工程》中國土木工程學(xué)會 科學(xué)出版社

[7]《土木工程概論》上海交通出版社

[8]《土木工程》（英）斯科特（Scott，J.S.）撰 中國建筑工業(yè)出版社

[9]《土木工程總論》丁大鈞，蔣永生編 中國建筑工業(yè)出版社