學(xué)習(xí)《土木工程概論》課程感悟

宗書(shū)雅

【摘要】通過(guò)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(zhuān)業(yè)技術(shù)，掌握了土木工程基本知識(shí)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(mén)課程的感悟和體會(huì)。

【關(guān)鍵詞】土木工程概論 基本內(nèi)容 施工技術(shù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】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(lèi)進(jìn)化史中最早的“技術(shù)科學(xué)”，是建造各類(lèi)工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。其實(shí)質(zhì)是系統(tǒng)的技術(shù)過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)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(zhuān)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(lái)源是因?yàn)樵诰眠h(yuǎn)的過(guò)去，建筑物的建造離不開(kāi)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(dòng)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(wèn)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(tái)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(dòng)后才開(kāi)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(guó)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(zhǎng)約200公里，最長(zhǎng)的隧道長(zhǎng)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(guó)建造鐵路總長(zhǎng)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(cuò)，如雨后春筍般地樹(shù)立在地球各個(gè)角落。也出現(xiàn)了數(shù)個(gè)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(lè)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。現(xiàn)在土木工程的發(fā)展動(dòng)力來(lái)自社會(huì)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.土木工程的未來(lái)

①高難度建筑問(wèn)世：日本打算在海中建造一座供5萬(wàn)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(lèi)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(lèi)居住使用。因?yàn)榭茖W(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(lèi)生存必需的氧氣和水，因此推斷人類(lèi)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(lè)觀地預(yù)測(cè)在21世紀(jì)中期以后，太空人類(lèi)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(chǎng)，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(lái)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(jì)劃建造一艘巨型游船，集居住、娛樂(lè)、休閑、商業(yè)、工作等功能為一體，類(lèi)似于在海上建造人工島，亦與某些海岸延伸工程及圍海開(kāi)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(lái)人們?cè)诤Ｑ蠼ㄔ烊斯u提供科技經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際支持。[4]

④向現(xiàn)代化進(jìn)展：將來(lái)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(huì)實(shí)行信息化、智能化，土木人將會(huì)帶給人類(lèi)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(wú)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(jià)、工程質(zhì)量與材料的造價(jià)與質(zhì)量密不可分，土木工程材料的發(fā)展方向也帶動(dòng)著未來(lái)建筑業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展趨勢(shì)。未來(lái)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(diǎn)。

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(chēng)。地基是承載建筑物重荷的地層，包括天然和人工兩種類(lèi)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(jià)高，工期長(zhǎng)，作用重大，不能補(bǔ)救，所以對(duì)基礎(chǔ)工程的要求高，一般其造價(jià)占總造價(jià)的25%-30%，工期占總工期的30%左右，要確保萬(wàn)無(wú)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(diǎn)，分為沉井、地下連續(xù)墻、樁基礎(chǔ)等三種類(lèi)型。

（2）淺基礎(chǔ)：是指掩埋深度4米左右的基礎(chǔ)。是通過(guò)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(lèi)方法，一種是按鋼度分類(lèi)，一種是按照結(jié)構(gòu)分類(lèi)。[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(lèi)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(diǎn)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(diǎn)：

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(jì)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(lèi)：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(jì)

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?xún)?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(jì)的目的要安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠。設(shè)計(jì)步驟：a.確定結(jié)構(gòu)類(lèi)型；b.建立結(jié)構(gòu)模型；c.計(jì)算結(jié)構(gòu)荷載；d.計(jì)算構(gòu)件內(nèi)力；e.繪制施工圖紙。

3.道路工程：

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

（2）道路工程特點(diǎn)：①較建筑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；②工程受車(chē)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(shí)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(diǎn)，上承式拱橋特點(diǎn)：視野清晰，高度大；下承式拱橋特點(diǎn)：視野差，高度小；中承式特點(diǎn)：兼并上承式與下承式的特點(diǎn)。[7]懸索橋一般適用于跨度超過(guò)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(chēng)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(kāi)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(xiàng)目管理

（1）工程建設(shè)程序：項(xiàng)目建議→可行性研究→設(shè)計(jì)工作→建設(shè)準(zhǔn)備→建設(shè)實(shí)施→竣工驗(yàn)收→建設(shè)后評(píng)價(jià)。

（2）招標(biāo)和投標(biāo)：需要建設(shè)施工的單位招攬各個(gè)承包單位去參與競(jìng)爭(zhēng)的活動(dòng)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(jìng)爭(zhēng)的活動(dòng)叫投標(biāo)。[9]通常較大項(xiàng)目的工程實(shí)施前都要進(jìn)行項(xiàng)目的招投標(biāo)，這是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然，體現(xiàn)了公平競(jìng)爭(zhēng)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(guò)投標(biāo)承接施工任務(wù)；b.簽訂施工合同；c.撰寫(xiě)提交施工報(bào)告；d.開(kāi)始施工；e.竣工驗(yàn)收

（4）施工監(jiān)理：在一項(xiàng)工程建設(shè)過(guò)程中通常分為三方：甲方、乙方和丙方，分別對(duì)應(yīng)建設(shè)方（業(yè)主）、施工方和監(jiān)理方。有些項(xiàng)目需要實(shí)行強(qiáng)制監(jiān)理，如國(guó)家和政府投資興建的重點(diǎn)項(xiàng)目或與人民群眾利益密切的項(xiàng)目，大、中型項(xiàng)目、某些外資捐款項(xiàng)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(gè)方面的內(nèi)容，本文只是自己學(xué)完之后用自己的話(huà)的簡(jiǎn)單總結(jié)，土承天下 木載蒼穹， “土木”只有簡(jiǎn)單的兩個(gè)字，涵蓋了太多的知識(shí)，充滿(mǎn)了太多的未知與神秘，對(duì)我們來(lái)說(shuō)像大海一樣遙不可及，要精通的土木工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)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(ài)自己的專(zhuān)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(guó)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(bào)》中國(guó)土木工程學(xué)會(huì) 土木工程學(xué)報(bào)編輯部

[6]《土木工程》中國(guó)土木工程學(xué)會(huì) 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(guó)建筑工業(yè)出版社

[9]《土木工程總論》丁大鈞，蔣永生編 中國(guó)建筑工業(yè)出版社