土木工程的基本认识论文

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中 ，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。 建造工程设施的物质基础是土地、建筑材料、建筑设备和施工机具。借助于这些物质条件，经济而便捷地建成既能满足人们使用要求和审美要求，又能安全承受各种荷载的工程设施，是土木工程学科的出发点和归宿。 土木工程历史上的三次飞跃 对土木工程的发展起关键作用的，首先是作为工程物质基础的土木建筑材料，其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时，土木工程就 会有飞跃式的发展。 人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动，后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料，使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前十一世纪 的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能，可以就地取材，而又易于加工制作。 砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至18～19世纪，在长达两千多年时间里，砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料，为人类文明作出了伟大的贡献，甚至在目前还被广泛采用。 钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。 十七世纪70年代开始使用生铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋，这是钢结构出现的前奏。 从十九世纪中叶开始，冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材，随后又生产出高强度钢丝、钢索 。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有的梁、拱结构外，新兴的桁架、框架、网架结构、悬索结构逐渐推广，出现了结构形式百花争艳的局面。 建筑物跨径从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米，直到现代的千米以上。于是在大江、海峡上架起大桥，在地面上建造起摩天大楼和高耸铁塔，甚至在地面下铺设铁路，创造出前所未有的奇迹。 为适应钢结构工程发展的需要，在牛顿力学的基础上，材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生。施工机械、施工技术和施工组织设计的理论也随之发展，土木工程从经验上升成为科学，在工程实践和基础理论方面都面貌一新，从而促成了土木工程更迅速的发展。 十九世纪20年代，波特兰水泥制成后，混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材，混凝土构件易于成型，但混凝土的抗拉强度很小，用途受到限制。 十九世纪中叶以后，钢铁产量激增，随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料，其中钢筋承担拉力，混凝土承担压力，发挥了各自的优点。 二十世纪初以来，钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。 从三十年代开始，出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力，大大高于钢筋混凝土结构，因而用途更为广阔。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式，使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。 土木工程的特点 建造一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段，需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑设备、工程机械、建筑经济等学科和施工技术、施工组织等领域的知识 ，以及电子计算机和力学测试等技术。因而土木工程是一门范围广阔的综合性学科。随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。 土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌，因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。 远古时代，人们就开始修筑简陋的房舍、道路、桥梁和沟澶，以满足简单的生活和生产需要。后来，人们为了适应战争、生产和生活以及宗教传播的需要，兴建了城池、运河、宫殿、寺庙以及其他各种建筑物。 许多著名的工程设施显示出人类在这个历史时期的创造力。例如，中国的长城、都江堰、大运河、赵州桥、应县木塔，埃及的金字塔，希腊的巴台农神庙，罗马的给水工程、科洛西姆圆形竞技场(罗马大斗兽场)，以及其他许多著名的教堂、宫殿等。 产业革命以后，特别是到了20世纪，一方面社会向土木工程提出了新的需求；另一方面，社会各个领域为土木工程的前进创造了良好的条件。因而这个时期的土木工程得到突飞猛进的发展。在世界各地出现了现代化规模宏大的工业厂房、摩天大厦，核电站、高速公路和铁路、大跨桥梁、大直径运输管道长隧道、大运河、大堤坝、大飞机场、大海港以及海洋工程等等。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。 土木工程是具有很强的实践性的学科。在早期，土木工程是通过工程实践，总结成功的经验，尤其是吸取失败的教训发展起来的。从17世纪开始，以伽利略和牛顿为先导的近代力学同土木工程实践结合起来，逐渐形成材料力学、结构力学、流体力学、岩体力学，作为土木工程的基础理论的学科。这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学。 在土木工程的发展过程中，工程实践经验常先行于理论，工程事故常显示出未能预见的新因素，触发新理论的研究和发展。至今不少工程问题的处理，在很大程度上仍然依靠实践经验。 土木工程技术的发展之所以主要凭借工程实践而不是凭借科学试验和理论研究，有两个原因：一是有些客观情况过于复杂，难以如实地进行室内实验或现场测试和理论分析。例如，地基基础、隧道及地下工程的受力和变形的状态及其随时间的变化，至今还需要参考工程经验进行分析判断。二是只有进行新的工程实践，才能揭示新的问题。例如，建造了高层建筑、高耸塔桅和大跨桥梁等，工程的抗风和抗震问题突出了，才能发展出这方面的新理论和技术。 在土木工程的长期实践中，人们不仅对房屋建筑艺术给予很大注意，取得了卓越的成就；而且对其他工程设施，也通过选用不同的建筑材料，例如采用石料、钢材和钢筋混凝土，配合自然环境建造了许多在艺术上十分优美、功能上又十分良好的工程。古代中国的万里长城，现代世界上的许多电视塔和斜张桥，都是这方面的例子。 土木工程的发展趋势 现代土木工程的特点是：适应各类工程建设高速发展的要求，人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密、设备现代化的建筑物。既要求高质量和快速施工，又要求高经济效益。这就向土木工程提出新的课题，并推动土木工程这门学科前进。 高强轻质的新材料不断出现。比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)已开始应用。对提高钢材和混凝土的强度和耐久性，已取得显著成果 ，而且还仍继续进展。 建设地区的工程地质和地基的构造 ，及其在天然状态下的应力情况和力学性能，不仅直接决定基础的设计和施工，还常常关系到工程设施的选址、结构体系和建筑材料的选择，对于地下工程影响就更大了。工程地质和地基的勘察技术，目前主要仍然是现场钻探取样，室内分析试验，这是有一定局限性的为适应现代化大型建筑的需要，急待利用现代科学技术来创造新的勘察方法。 以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案，从中选优。由于土木工程设施的规模日益扩大，现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平。特大的土木工程，例如高大水坝会引起自然环境的改变，影响生态平衡和农业生产等，这类工程的社会效果是有利也有弊。在规划中，对于趋利避害要作全面的考虑。 随着土木工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展，施工日益走向机械化和自动化。同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法，日益走向科学化；有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化。这样，不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产率，而且可以解决特殊条件下的施工作业问题，以建造过去难以施工的工程。土木工程专业是一门运用数学、物理、化学、计算机信息科学等基础科学知识，力学、材料等技术科学知识以及相应的工程技术知识来研究、设计和建造工业与民用建筑、隧道与地下建筑、公路与城市道路以及桥梁等工程设施的学科。 培养目标：本专业培养具有较扎实的数学、物理、化学和计算机技术等自然科学基础知识，掌握工程力学、流体力学、岩土力学的基本理论和基本知识；掌握工程规划与选型、工程材料、工程测量、画法几何及工程制图、结构分析与设计、基础工程与地基处理、土木工程现代施工技术、工程检测与试验等方面的基本知识和基本方法；了解工程防灾与减灾的基本原理与方法以及建筑设备、土木工程机械等基本知识。具有综合应用各种手段查询资料、获取信息的能力；具有经济合理、安全可靠地进行土木工程勘测与设计的能力；具有解决施工技术问题、编制施工组织设计和进行工程项目管理、工程经济分析的初步能力；具有进行工程检测、工程质量可靠性评价的初步能力；具有应用计算机进行辅助设计与辅助管理的初步能力；具有在土木工程领域从事科学研究、技术革新与科技开发的初步能力。成为能在房屋建筑、隧道与地下建筑、公路与城市道路、桥梁等领域的设计、施工、管理、咨询、监理、研究、教育、投资和开发部门从事技术或管理工作的高级工程技术人才。 主要课程：工程数学、土木工程测量、土木工程材料、画法几何及工程制图、材料力学、结构力学、弹性力学、流体力学、土力学、混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、桥梁工程、道路勘测设计、路基路面工程、土木工程施工与组织等。 毕业去向：能在政府机关建设职能部门，机关及工矿企事业单位的基建管理部门，建筑、市政工程设计院，土木工程科研院所，建筑、公路、桥梁等施工企业，工程质量监督站，工程建设监理部门，房地产公司，工程造价咨询机构、银行及投资咨询机构等从事技术与管理工作；或可考取结构工程、防灾减灾及防护工程、道路与铁道工程、桥梁与隧道工程、岩土工程、工程力学等学科的硕士研究生；或按照国家相关规定考取注册结构工程师、注册建筑师、注册土木工程师、注册监理工程师和注册造价师等。

土木工程论文：大体积混凝土施工裂缝控制方法摘要：从大体积混凝土施工的特点出发，结合实例，分析温度裂缝产生原因和防治措施。关键词：混凝土施工；裂缝控制；防治措施中图分类号：; 文献标识码：B 目前大体积混凝土越来越多，但是温度裂缝问题还未完全解决。贵阳鑫海大厦转换层采用 m厚混凝土整板结构，根据工程特点，运用裂缝控制理论，研究裂缝原因，提出了施工防治措施，效果较好。 1 工程概况鑫海大厦位于贵阳延安中路，占地面积：1466 m2，总建筑面积：24111 m2，地下一层，地上二十七层，建筑总高： m，是集商业、办公、住宅为一体的综合性建筑。工程结构设计选用了转换层形式。 2 转换层结构设计特征转换层结构形式：即第四层顶板为一块实心混凝土整板，将上部二十四层结构荷载过渡转换到板下框架体系。转换层标高 m,板厚 m,柱顶局部板厚 m，转换层面积740 m2,板内上下各两层设纵横双向Ф32、＠200×200钢筋网片；中间又有两层Ф22、＠200×200钢筋网片；网片间＠600×600设Ф22立筋，混凝土总量1640 m3,混凝土采用C50的商品混凝土。板下框架柱网尺寸： m× m×12 m不等。 3 大体积混凝土施工转换板按施工组织设计分两层浇筑，2 m厚C50混凝土转换板分二次浇筑，第一层先浇 m厚，等它达到90%设计强度后，再浇第二层 m厚混凝土。该结构符合有关规定：“结构断面最小尺寸在 m厚以上、水化热引起混凝土内的最高温度与外界气温之差预计超过25 ℃的混凝土，称为大体积混凝土”。该工程转换层混凝土的施工在九月中旬，日平均温度在21 ℃左右，混凝土最高温度的峰值一般出现在混凝土浇筑后的第三天，对混凝土浇筑后的内部最高温度与气温温差要控制在25 ℃内，以免因温差和混凝土的收缩产生裂缝。我们对混凝土质量控制指标提出如下要求：（1）采用水化热低的矿渣水泥；（2）掺入适量的1级粉煤灰；（3）混凝土在满足泵送要求的坍落度的前提下，最大限度控制水灰比；（4）掺AEA微膨胀剂。由于使用的是商品混凝土，厂家采用散装硅酸盐水泥，而且贵州没有1级粉煤灰，因此，只能满足以上（3）、（4）条要求。这样对解决混凝土早期温度应力和后期收缩应力问题并控制混凝土裂缝的产生提出了更高的技术要求。对此采取了以下混凝土裂缝控制措施。1.混凝土温度的计算水泥水化热引起的混凝土内部实际最高温度与混凝土的绝热温升有关。①混凝土的绝热温升：T=W×Q0×（1-e-mt）/（C×r）式中：T—混凝土的绝热温升（℃）W—每m3混凝土的水泥用量（kg/m3），取530 kg/m3Q0—每公斤水泥28天的累计水化热，查《大体积混凝土施工》P14表2-1，Q0=460240 J/kgC—混凝土比热 J/(kg�6�1K0)R—混凝土容重2400 kg/m3t—混凝土龄期（天）m—常数，与水泥品种、浇筑时温度有关混凝土最高绝热温升：Tmax=530×460240/(×2400)=（℃）②混凝土中心温度：Th=Tj+Tmax×ζ式中：Th—混凝土中心温度 Tj—混凝土浇筑温度（℃）ζ—不同浇筑混凝土块厚度的温度系数，对1 m厚混凝土3天时ζ=③混凝土浇筑温度:Tj=TC+(TP+TC)×(A1+A2+A3+......+An)式中：TC—混凝土拌合温度（它与各种材料比热及初温度有关），按多次测量资料，有日照时混凝土拌合温度比当时温度高5-7 ℃，无日照时混凝土拌合温度比当时温度高2-3 ℃，我们按3 ℃计。TP—混凝土浇筑时的室外温度（九月中旬，室外平均温度以21 ℃计）A1+A2+A3+......+An—温度损失系数，查《大体积混凝土施工》P33表3-4得：A1—混凝土装卸，每次A=(装车、出料二次数)A2—混凝土运输时，A=Q×t式中：Q为6 m3滚动式搅拌车其温升，混凝土泵送不计。t为运输时间（以分钟计算），从商品混凝土公司到工地约30分钟。A3—浇筑过程中A=×60=(TP+TC)×(A1+A2+A3+......+An)=24+(21+24)×()=24+(45)× ℃则混凝土内部中心温度:Th=Tj+Tmax×ζ=× =（℃）从混凝土温度计算得知,在混凝土浇筑后第三天混凝土内部实际温升为66 ℃,比当时室外温度(21 ℃)高出45 ℃,必须采用相应的措施,防止大体积钢筋混凝土板因温差过大产生裂缝。2.温度应力计算计算温度应力的假定：①混凝土等级为C50，水泥用量较大530 kg/m3；②混凝土配筋率较高，对控制裂缝有利；③底模对混凝土的约束可不考虑；④几何尺寸不算太大，水化热温升快，散热也快。因此，降温与收缩的共同作用是引起混凝土开裂的主要因素。先验算由温差和混凝土收缩所产生的温度应力σmax是否超过当时厚板的极限抗拉强度Rc.采用公式；σmax=EaT[1-1/(coshβL/2)])s式中：E—混凝土各龄期时对应的弹性模量Et=Ec（）式中:e=自然对数的底;t-混凝土龄期（天数）Ec—混凝土28天时C50的弹性模量Et=×105 MPa（《大体积混凝土施工》P26表2-13查得）a—混凝土的线膨胀系数×10-5L—结构长度，本工程厚板长度L=44 m（取长度）。T—结构计算温度：前面已述该厚板最大绝热温升Tmax= ℃实际温升最高在混凝土浇筑后第三天T3=Tmax×ζ= ℃× ℃coshβ—是双曲余弦函数 H—结构厚度，本工程厚板厚度 H=≤,符合计算假设。Cx—混凝土板与支承面间滑动阻力系数，对竹胶模板，比较砂质土的阻力系数考虑，取Cx=30 N/—混凝土应力松弛系数，由“高层建筑基础工程施工”7-2表查得各龄期的S值。参照“大体积混凝土施工”，根据以上公式、代入本工程相应数据，算得σmax= MPa≤ MPa(该混凝土30天龄期时的抗拉强度,由“混凝土结构设计规范”表查得),由此可知,不会因降温时混凝土收缩而引起收缩裂缝。3.配制混凝土时，采取双掺技术①掺高效减水剂，使混凝土缓凝，要求混凝土初凝时间大于9小时，以推迟水泥水化热峰值的出现，使混凝土表面温度梯度减少。②加AEA微膨胀剂（掺量为水泥用量的10%），以补偿混凝土的收缩。③保证混凝土浇筑速度，不产生人为冷缩。④设加强带，在加强带处微膨胀剂掺量增加为14%.4.保温、保湿及补偿措施根据气象预报，拟浇筑三天后的平均气温为21 ℃.为防止因混凝土内外温差超过25 ℃而开裂，经研究、比较，在不可能降低水泥用量、掺粉煤灰及选用矿渣水泥的条件下，我们采取下列保温、保湿等保养措施。①底模：除因模板支撑结构需要，满铺100×50×2000 mm3木枋外，在木模板上满铺一层塑料薄膜，再铺一层竹胶板。在浇筑前三天，浇水湿透。②在三层与转换板之间，凡无剪力墙部位，四周用塑料编织布作围护，使板下形成一温棚，以减少空气流动，达到保温作用。③在浇筑混凝土表面12小时后，加塑料薄膜一层、麻袋二层覆盖。④设温度测试点，在有代表性的位置设测温点，随时了解混凝土浇筑后（特别是第二天）开始升、降温情况，随时准备增、减覆盖物。⑤加强对混凝土的保养，不断观察混凝土保湿状况，定时浇水保湿。在浇筑第二层 m厚混凝土时,已为12月中旬，气温在5 ℃左右,浇筑3天后混凝土内部温度可达56 ℃,更要加强保温保湿措施。考虑到第一层混凝土板对上面第二层温度变形的约束，除认真控制混凝土内外温差外，该板结构设计在 m厚板下400 mm处设一层Ф22＠200×200的钢筋网片，以防上层混凝土变形时把下层混凝土拉裂。5.温度测试本工程采用北京建筑技术发展中心生产的建筑电子测温仪测温。两次浇筑分别设了10个和7个测温断面，每个测温断面分别在上、中、下及覆盖层下埋设测温传感器，在浇筑混凝土后的5天内，每2小时测读一次温度，同时监测气温。实测结果与理论计算对比如下(中间断面点)：天数 气温 覆盖物下 砼表面 砼中心 砼底表 理论计算3 45 32 从比较表中看出，理论计算与实测数据十分接近，可以作为以后制定保温保湿措施的依据。4 结束语大体积混凝土板施工的关键是防止混凝土开裂。在不可能掺粉煤灰和不允许减少水泥用量的条件下，由于运用裂缝温度控制理论，找到影响裂缝的主要原因，采取有效措施，本工程转换板C50大体积混凝土施工，经质监部门验收，未出现裂缝，施工质量优良。工程已竣工多年，经过多年实践证明，转换板没有发生裂缝，保证了工程质量。 参考文献：［1］ 叶琳昌，沈义.大体积混凝土施工［M］.北京：中国建筑出版社，1987.［2］ 赵志缙.高层建筑基础工程施工［M］.北京：中国建筑出版社，1986.［3］ 徐仁祥.建筑施工手册第四册，第三版［M］.北京：中国建筑出版社，1997.

这门课程就像茫茫大海上的一盏明灯，为刚从大一来的我们指明的方向，这无论从哪个角度来说都是非常有意义的。在今后的专业课学习中，我们都会在此基础上更加努力的学习。下面是我通过这门课程的学习对土木工程的一点认识。土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。它既指与人类生活、生产有关的各类工程设施，如建筑工程、道路工程、铁路工程、桥梁工程、港口工程等，也指应用材料、设备在土地上所进行的勘测、设计、施工等工程技术活动。土木工程是社会和科技发展所需要的“衣、食、住、行”的先行官之一；他在任何一个国家的国民经济中都占有举足轻重的地位。

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