土木工程概论 刘伟庆.

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1 土木工程概论 刘伟庆

2 课程主要内容 第一讲 土木工程的内涵和发展简史 第二讲 土木工程材料、荷载及基本结构形式 第三讲 建筑工程 第四讲 桥梁工程
第五讲 地下工程、道路与铁路工程 第六讲 港口、海洋、给排水与环境工程 第七讲 土木工程防灾减灾 第八讲 土木工程的建设与使用

3 第一讲 土木工程的内涵 和发展简史

4 如土木工程、水利工程、冶金工程、机电工程、化学工程、海洋工程、生物工程等。
工 程 将自然科学的原理应用到工农业生产部门中去而形成的各学科的总称。 如土木工程、水利工程、冶金工程、机电工程、化学工程、海洋工程、生物工程等。 这些学科是应用数学、物理学、化学、生物学等基础科学的原理，结合在科学实验及生产实践中所积累的技术经验而发展出来的。 —辞海（1999年版），上海辞书出版社，第1452页

5 工程领域成为一个整体在传统上分为五个主要分支：土木工程、机械工程、采矿冶金工程、化学工程、电力工程。
现代工程领域已经扩大，而且各分支的界限也没有明确的规定。 — 剑桥百科全书，中国友谊出版社，第401页

6 土木工程，Civil Engineering，是利用伟大的自然资源为人类造福的艺术（伦敦土木工程师学会的皇家特许状阐明的定义，1828年）。
包括设计和建造公共设施—房屋、桥梁、隧道、航道、运河、街道、排水系统、铁路和航空港的工程学科。 Civil Engineering一词是英国工程师J.斯米顿( )在1750年最先使用的。（剑桥百科全书，中国友谊出版社，第261页）

7 土木工程的定义： 国务院学位委员会在学科简介中定义为：土木工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，它既指工程建设的对象，即建在地上、地下、水中的各种工程设施，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。 一层含义是是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施；土木工程另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。

8 学科、专业目录 0814 土木工程 081401 岩土工程 081402 结构工程 081403 市政工程
（国务院学位委员会，1997年颁布） 土木工程 岩土工程 结构工程 市政工程 供热、供燃气、通风及空调工程 防灾减灾工程及防护工程 桥梁与隧道工程

9 土木工程包括： 铁路工程 Railway Engineering 公路与城市道路工程 Highway Engineering
建筑工程 Building Engineering 铁路工程 Railway Engineering 公路与城市道路工程 Highway Engineering 桥梁工程 Bridge Engineering 地下工程 Underground Engineering 水利工程 Hydraulic Engineering 港口工程 Harbour Engineering 海洋工程 Offshore Engineering 给水与排水工程 Water Supply and Waste Water Engineering 环境工程 Environmental Engineering

10 土木工程需要解决的问题 人类生存的需要（空间、通道、环境等）—目的 抵抗自然灾害、人为破坏—存在原因 充分发挥材料的作用—物质基础
土木工程施工与组织管理—最终归宿 第一个问题是为人类活动需要（既有物质方面的也有精神方面的）提供功能良好、舒适美观的空间和通道，同时还表现为防水患、兴水利以及环境治理等方面。这是土木工程的根本目的和出发点。 需要解决的第二个问题是抵御自然灾害或人为作用力。前者如地震、风灾、水灾等作用，后者如工程振动、人为破坏等。 土木工程需要解决的第三个问题是要充分发挥材料的作用。因为材料问题是建造土木工程的根本条件； 从古到今，任何土木工程都是由工程材料如土、石、砖、混凝土、钢材、木材、合金材料、工程塑料等按稳定的几何形状和尺寸堆砌建造起来的。 土木工程需要解决的第四个问题是主要通过有效的技术途径和组织手段，利用各个时期社会能够提供的物质设备条件，“好、快、省”地组织人力、财力、物力，把社会所需要的工程设施建造成功，付诸使用。

11 土木工程具有四个基本属性 社会性 随社会不同历史时期的科学技术和管理水平而发展 综合性 综合应用多种工程技术，进行勘测、设计和施工的成果
社会性 随社会不同历史时期的科学技术和管理水平而发展 综合性 综合应用多种工程技术，进行勘测、设计和施工的成果 实践性 影响因素多、复杂，对实践依赖性强 技术、经济和艺术的统一性。

12 业务培养目标： 本专业培养掌握工程力学、流体力学、岩石力学和市政工程学科的基本理论和基本知识，具备从事土木工程的项目规划、设计、研究开发、施工及管理的能力，能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、桥梁、矿井等的设计、研究、施工、教育、管理投资、开发部门从事技术或管理工作的高级技术人才。

13 业务培养要求： 本专业学生主要学习工程力学、流体力学、岩石力学和市政工程学科的基本理论，受到课程设计、实验仪器操作和现场实际操作等方面的基本训练，具有从事土木工程的规划、设计、研究、施工、管理的基本能力。

14 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1、具有扎实的自然科学基础，了解当代科学技术的主要应用方面和应用前景；
2、掌握工程力学、流体力学、岩石力学的基本理论，掌握工程规划与选型、材料、结构分析与设计、地基处理等方面的知识，掌握有关建筑机械、电工、工程测量与试验、施工技术等方面的基本技术； 3、具有工程制图、计算机应用、主要测试仪器使用的基本能力，具有综合应用各种手段查询资料、获取信息的初步能力； 4、了解土木工程主要法规法规； 5、具有进行工程设计、试验、施工、管理和研究的初步能力。

15 主干课程： 马克思主义哲学、邓小平理论、大学英语、VC语言程序设计、制图、高等数学、大学物理、线性代数、概率统计、土木工程材料、工程力学、结构力学、土质学与土力学、流体力学、混凝土结构设计原理、钢结构设计原理、土木工程施工、地基基础、混凝土与砌体结构设计、钢结构设计。 或岩体力学与岩土工程勘察；或路基路面工程、桥梁工程；或国际工程项目管理、国际工程报价—分别对应四个课群组。

16 主要实践性教学环节 主要专业实验 修业年限 授予学位 专业主干课设四个课群组，分别为：①建筑工程；②岩土工程；③交通土建。④工程管理。
认识实习、测量实习、工程地质实习、专业实习或生产实习、结构课程设计、毕业设计或毕业论文等，一般安排40周左右。 主要专业实验 材料力学实验、建筑材料实验、结构实验、土质实验等。 修业年限 四年。 授予学位 工学学士。

17 土木工程专业学生必须具备的基本素质 自学能力 分析问题、解决问题的能力 表达能力（语言、文字、图面表达等） 管理、协调、公关能力 经济头脑
审美观

18 土木工程的重要性 对国民经济建设和人民生活具有重要影响，人类的一切活动都离不开土木工程。
工业、农业、交通、通讯、教育等各项事业，都离不开土木工程。诸如工厂、矿井、铁路、公路、桥梁、商店、住宅、医院、学校、农田水利等工程建设，统称基本建设，都是土木工程的“用武之地”。

19 是一门不断发展的学科，土木工程的进步不仅为人类生产、生活提供了最基本的物质保障，而且大大地推进了相关科学和技术的进步。
社会向土木工程不断提出新的需求，推动了土木工程的发展。 土木工程虽古老，但领域在扩大，要求知识更新、各学科渗透。 土木工程又是一门复杂的综合性学科，对它的需求客观上推动了力学、材料科学、地质学、测量学、经济学、社会学、机械设备、测量仪器、施工技术等众多科学和技术学科的发展。

20 是国民经济发展的关键和重要标志。 （2）辽宁沈阳、江苏仪征、上海金山等化纤基地的建成，基本解决了穿衣问题；
（1）1983年-1988年，南京市竣工1000万m2的住宅，平均面积5.38 m2-7.7 m2 /人；北京市1988年竣工住宅600万m2，列世界城市之冠； （2）辽宁沈阳、江苏仪征、上海金山等化纤基地的建成，基本解决了穿衣问题； （3）鞍钢、武钢、包钢、攀枝花、马鞍山、宝钢等钢铁公司的建设，使钢产量由解放初的15.8万吨提高到1.2亿吨，跃居世界第一； （4）大庆、胜利、华北、辽河、中原、大港等油田相继投产，解决了石油短缺的问题；

21 （5）三峡、葛州坝等百万千瓦以上水电站，开源清河、镇江谏壁等热电厂均达100万千瓦以上，大大缓解了工业用电；
（6）四川、泸州、吉林、栖霞山、安庆、南京化学公司等解决了国内合成氨、尿素、浓硝酸、硫酸、烧碱等化工原料； （7）长春一汽、十堰二汽、洛阳拖拉机总厂，解决了国内载重汽车的需求； （8）长江上架起武汉、南京长江大桥，黄河上有济南、郑州铁路桥，现在有武汉二桥、九江大桥，江阴大桥； （9）三门峡、青铜峡、江都水利枢纽、长江三峡等，基本解决了大的水患。

22 土木工程建设是百年大计。 1994年12月13日，广东省东莞市一幢八层楼房刚建好还未装修就跨了，共有8人死亡、3人受伤，属“未经批准、违章施工”的私人建筑； 1994年12月8日，德阳市一幢正在装修的七层大楼于8日中午坍塌，20多名民工被埋在废墟里，造成17人死亡、10人受伤的严重后果。该大楼主体工程经有关质检部门验收后曾评定为“优良工程”，德阳市建筑公司的“样板大楼”; 1994年10月2日，广东省天湖铁索桥断裂，200多人跌落湖中，38人溺水身亡、10人受伤，直接经济损失430多万元。经查系“在不具备设计资质的情况下，未经批准，工程师唐之忠自行设计，亲自监督”，“判刑5年”；

23 1995年12月3日，武汉市一幢新建的18层商品住宅楼在结构封顶，进入粉刷阶段时，突然倾斜，重心偏差1
1995年12月3日，武汉市一幢新建的18层商品住宅楼在结构封顶，进入粉刷阶段时，突然倾斜，重心偏差1.442m，由于楼体沉降倾斜速度超过纠偏速度，于“鲁班奖”授奖仪式当天26日实施控爆，直接经济损失1000多万元； 1995年6月3日，韩国三丰百货大楼倒塌，九个月前，圣水大桥垮蹋，死亡32人。产生质量事故的原因：设计、施工、使用等多方面。

24 土木工程直接与人们的“衣、食、住、行”密切相关，是一门古老的学科，但是它伴随着其他相关领域学科的发展、经济建设和社会进步的需要不断深化，不断拓展。

25 要求写作认真，语句通顺；观点鲜明，论据充分。
考核要求 结合本课程的基本内容、本人的学习体会和兴趣，就某一专题撰写一篇小论文，字数约2500－3000字。 要求写作认真，语句通顺；观点鲜明，论据充分。 论文选题鼓励多样化，反对千篇一律；强调个人的独特见解，杜绝抄袭行为；鼓励针对具体事物展开深入探讨，反对内容空洞、泛泛而谈。 论文属于科技论文范畴，而不是中学语文中的作文，强调论文的学术价值。

26 土木工程发展简史 经历古代、近代和现代三个历史时期： 古代－从新石器时代（公元前5000年）至17世纪中叶；
近代－从17世纪中叶至20世纪中叶的300年间； 现代－从20世纪中叶第二次世界大战结束至今。

27 古代土木工程（新石器时代-17世纪） 萌芽时期 使用石斧、石刀、石锛、石凿等简单的工具，采用的材料取自当地的天然材料，如茅草、竹、芦苇、树枝、树皮和树叶、砾石、泥土等。发明煅烧加工技术后，开始使用红烧土、白灰粉、土坯等，并逐渐懂得使用草筋泥、混合土等复合材料。模仿天然掩蔽物建造居住场所。初期建造的住所仅有“窟穴”和“橧巢”两种类型。中国发现的新石器时代遗址超过7000处，遍布全国。其中最早的是河南新郑裴李岗和河北武安磁山的两处，距今已有 年。 特点：采用天然材料和简单工具建房、筑路、挖渠、造桥，土木工程从无到有。 代表性工程：半坡遗址（约公元前4800-前3600年，中国） 大河村遗址（中国）

28 属新石器时代仰韶文化的一个类型。遗址东西最宽处近200米，南北最长为300多米，总面积约5万平方米，分为居住、陶窑和墓葬三个区。居住区约3万平方米，较为完整的建筑基址有40余座。居住区周围有宽、深各5-6米的壕住堑环绕。筑或圆或方，房之间散置许多贮藏窖穴。住房建筑环绕一个广场布置，中央偏东，有一座面向广场的大房子，属方形半地穴式建筑。 半坡遗址 距今 6000余年中国西安

29 新石器时代遗址，有跨距达5-6米、联排6-7间的房屋，底层架空，属于干栏式建筑形式。构件之结点主要是绑扎结合，但个别建筑已使用榫卯结合。这种榫卯结合的方法代代相传，延续到后世，为以木结构为主流的中国古建筑开创了先河。 余姚河姆渡遗址 约公元前5000-前3300 中国浙江

30 索尔兹伯里平原环状列石 公元前2500-1500年，英国威尔特郡
欧洲巨石文化遗址，保存最完整的环状列石，为原始社会晚期出现的纪念性巨石建筑。布局直径约32米，石杆高5米余，当中有五座门状的石塔。据测，石杆与石门的排列及间距同每年主要节令日中太阳与月亮起落时所投的阴影有关。

31 形成时期 大约自公元前3000年，在材料方面，开始出现经过烧制加工的瓦和砖；在构造方面，形成木构架、石梁柱、券拱等结构体系；在工程内容方面，有宫室、陵墓、庙堂，还有较大型的道路、桥梁、水利等工程。
特点：铁质工具逐步推广，使用简单的施工机械，出现经验总结及形象描述的土木工程著作，如公元前5世纪成书的《考工记》。在一些国家或地区已形成早期的土木工程。 代表性工程：都江堰（公元前3世纪中叶，中国） 长城（春秋战国时期开始修筑，中国） 金字塔（公元前27世纪－前26世纪，古埃及） 雅典卫城（公元前5世纪，古希腊）

32 埃及金字塔 公元前27- 前26世纪 纪念性建筑。包括胡夫金字塔、哈夫拉金字塔、孟卡拉金字塔和大斯芬克斯像，以及西、南两面长方台式墓与多座小型金字塔。三座大金字塔都用淡黄色石灰石砌筑，外贴一层磨光的白色石灰石。塔身是精确的正方锥形，彼此平面位置沿对角线相接。狮身人面像高20米，长约73.2米。胡夫金字塔高146.4米，底边长230.6米，由北侧离地面14.5米处的入口经长甬道可达上、中、下三个墓室

33 中国古代规模最宏大的防御工程。春秋时楚国最早筑长城长数百里，称“方城”，在今河南方城县。战国时齐、魏、燕、赵、秦等国也相继兴筑。秦始皇以过去秦、赵、燕三国的北方长城为基础，修缮增筑，形成西起临洮，东至辽东的万里长城。明代对长城进行了大规模的修缮和增筑。明长城东起鸭绿江，西达嘉峪关，全长约4700里。 长城 始建于公元前7世纪

34 都江堰：约公元前256年-前251年 中国著名古代综合性大型水利工程。位于四川省灌县岷江中游。战国时期蜀郡守李冰父子主持兴建。都江堰枢纽工程由分水导流工程、溢流排沙工程和引水口工程组成。

35 万神庙： 年 罗马穹顶技术的最高代表。平面为圆形，上覆古代世界最大的穹顶，穹顶直径43.3米，顶部矢高43.3米，中央开一个直径8.92米的圆洞。基础、墙和穹顶都用火山灰水泥制成的混凝土浇注。基础底宽7.3米，墙和穹顶底部厚6米，穹顶顶部厚1.5米。穹顶内表面作凹格以减轻重量，共5排，每排28个。墙上除大门外有7个凹室，也能起减少施工量的作用。墙里和穹顶里都有砖券，结构作用不明显，可能出于施工需要。

36 发达时期 道路、桥梁、水利、排水等工程日益增加，大规模营建宫殿、寺庙等。专业分工日益细致，技术日益精湛，从设计到施工已有一套成熟的经验。
发达时期 道路、桥梁、水利、排水等工程日益增加，大规模营建宫殿、寺庙等。专业分工日益细致，技术日益精湛，从设计到施工已有一套成熟的经验。 特点：对土木工程的认识深化，出现了众多的优秀工匠和技术人才，编写出许多优秀的土木工程著作，如中国宋喻皓的《木经》、李诫的《营造法式》、意大利阿尔贝蒂的《论建筑》等。 代表性工程：佛宫寺释迦塔（1056年，中国） 登封嵩岳寺塔（523年，中国） 巴黎圣母院（1163年－1250年，法国） 赵州桥（595－605年，中国） 加尔输水道桥（前63－前13年，古罗马） 大运河（七世纪初，中国）。

37 加尔输水道桥：公元前63年-前13年，古罗马 采用券拱技术筑成隧道、石砌渡槽等城市输水道11条，总长530米。其中尼姆城的加尔河谷输水道桥，有268.8米长的一段是架在3层叠合的连续券上的。

38 大角斗场：公元70-82年，古罗马 古代罗马的一种平面为椭圆形的建筑物。建在几座小山之间的谷底，长轴188米，短轴156米，周边长527米，观众座位以62%的坡度升起。结构的主要承重部分采用灰华石，拱顶和上层的承重墙用混凝土，骨料里添有浮石。

39 圣索菲亚大教堂 年，君士坦丁堡 拜占庭建筑最光辉的代表，东正教的中心教堂。为集中式建筑，东西长77.0米，南北长71.7米。教堂正中是直径32.6米，高15米的穹顶，有40个肋，通过帆拱架在四个7.6米宽的墩子上。中央穹顶的侧推力在东西两面由半个穹顶扣在大券上抵挡，它们的侧推力又各由斜角上两个更小的半穹顶和东、西两端的各两个墩子抵挡。这两个小半穹顶的力又传到两侧更矮的拱顶上去。中央穹顶的南北方向则以18.3米深的四片墙抵住侧推力。

40 世界著名古石桥。位于河北省赵县，为隋朝匠人李春所建。 赵州桥是世界现存最早、跨度最大的空腹式单孔圆弧石拱桥，全长50. 83米，净跨37
世界著名古石桥。位于河北省赵县，为隋朝匠人李春所建。 赵州桥是世界现存最早、跨度最大的空腹式单孔圆弧石拱桥，全长50.83米，净跨37.02米，矢高7.23米，桥面宽9米。 赵州桥：595年-605年

41 佛宫寺释迦塔 (应县木塔) 1056年 位于山西应县，为木塔结构，塔高67.3m，呈八角形，底层直径30.27m，共9层。内、外双筒结构，为现存最高的木结构。

42 比萨主教堂建筑群 年 意大利 意大利罗曼建筑的著名实例。其中比萨斜塔位于主教堂圣坛东南约20多米处，平面为圆形，直径约16米，共8层。在建造过程中由于地基不均匀沉降，塔身向南倾斜，斜塔因此得名。现在一般认为斜塔的高度约55米，塔顶偏离约5米。

43 巴黎圣母院： 年，法国 歌特式建筑早期的成熟作品，坐落在巴黎市中心塞纳河一个小岛上。入口西向，前面广场是市民的市集与节日活动中心。教堂平面宽约47米，深约125米，内部可容近万人。使用尖券、柱墩、肋架拱和飞扶壁，组成石框架结构，代表着成熟的歌特式教堂的结构体系。教堂的正面即西立面构图完整，既有鲜明的垂直划分以强调向上的动势，又有显著的水平联系。立面雕饰精美，中心的玫瑰窗直径13米，极为美丽。这个立面是法国歌特式教堂的典型形象，也是以后许多教堂的范本。

44 古代土木工程特点： 天然材料为主：泥土、砾石、树干、树枝、竹、茅草、芦苇、土坯、加工后石材、砖、瓦、木、青铜、铁、铅以及混合材料，如草筋泥，混合土； 工艺技术简单：早期用石斧、石刀，后有人工打造的斧、凿、钻、锯、铲等青铜和铁制工具，逐步产生了窑制和煅烧加工技术，以及打桩机、桅杆起重机等施工机械； 分工逐步专业化：木工、瓦工、泥工、土工、窑工、雕工、石工、彩画工等； 经验总结和形象描述为主，理论依据缺乏。

45 近代土木工程（17世纪中叶-20世纪中叶） 奠基时期 17世纪到18世纪下半叶是近代科学的奠基时期，伽利略、牛顿等所阐述的力学原理成为近代土木工程发展的起点。主要的理论成就有： 1638年，意大利学者伽利略对建筑材料的力学性质和梁的强度进行研究，提出梁的设计理论； 1687年，英国学者牛顿总结出力学三大定律，奠定了土木工程设计的理论基础； 1744年，瑞士学者欧拉提出曲线的变分法、柱的压屈理论，为结构物的稳定奠定基础。 1773年，法国工程师库仑阐述了材料强度理论、梁弯曲理论、挡土墙上土压力理论及拱计算理论。

46 泰吉•玛哈尔陵 年，印度 伊斯兰建筑的精品，被称为印度古建筑的明珠。为印度莫卧儿王朝皇帝沙杰汗为爱妃泰吉•玛哈尔建造的墓。陵墓坐落在一个宽293米、长576米的长方形花园中，外有围墙。陵墓主体为八角形，由边长56.7米的正方形抹去四角而成。中央覆盖复合式穹顶。内穹顶直径17.7米，高24.4米，上面的外穹顶高近61米。四角各有一座形状相似的小穹顶，体量匀称。

47 卢佛宫： 年，法国 法国古典主义建筑典型作品，世界最壮丽的宫殿之一，位于巴黎市中心。它展示了法国文艺复兴时期建筑的特点和成就。

48 雍和宫：1694年始建，中国 位于北京城内东北隅。始建于康熙三十三年，初为康熙皇帝四子胤稹的府邸—雍亲王府，雍正三年（1725年）改为雍和宫。乾隆九年（1744年）改建为喇嘛教寺院。

49 进步时期 18世纪下半叶，土木工程新材料、新设备接连问世，新型建筑物纷纷出现。促进土木工程发展的主要事件有：
1824年，英国人阿斯普丁取得了波特兰水泥的专利权，1850年开始生产； 1859年，贝赛麦发明转炉炼钢法，使钢材大量生产； 1867年，法国人莫尼埃用铁丝加固混凝土建造了一座贮水池，这是钢筋混凝土应用的开端。1875年，他主持建造成第一座钢筋混凝土桥； 1886年，美国芝加哥建成9层的家庭保险公司大厦，被认为是现代高层建筑的开端。 1889年，法国巴黎建成300m高的埃菲尔铁塔，共采用了8500吨钢材；

50 1906年，瑞士修筑通往意大利的19.8公里长的辛普朗隧道，使用了大量黄色炸药以及凿岩机等先进设备；
1825年，英国使用盾构开凿泰晤士河河底隧道； 1906年，瑞士修筑通往意大利的19.8公里长的辛普朗隧道，使用了大量黄色炸药以及凿岩机等先进设备； 1825年，斯蒂芬森建成从斯托克顿到达灵顿的第一条铁路，长21公里； 1779年，英国用铸铁建成跨度30.5米的拱桥； 1826年，英国人特尔福德用铸铁建成了跨度177米的麦内悬索桥；1890年英国福斯湾建成两孔主跨达521米的悬臂式桁架梁桥； 1825年，纳维建立了结构设计的容许应力法； 19世纪末，里特尔等人提出钢筋混凝土理论，应用了极限平衡的概念。

51 埃菲尔铁塔： 年，法国 世界著名钢结构高塔。位于法国巴黎市内，因设计工程师A.-G.埃菲尔而得名。塔高300米，具有曲线形轮廓，横断面为四边形，底部边宽100米。整座塔用钢量约8500吨，钢桩基础，采用拱形门解决大跨度问题。

52 辛普朗隧道 年 瑞士 世界最长的山岭铁路隧道。从瑞士通往意大利的铁路线穿越阿尔卑斯山底部的两座单线铁路隧道。其长度分别为19803米、19323米。

53 成熟时期 第一次世界大战以后，近代土木过程发展到成熟阶段。这个时期的标志是道路、桥梁、房屋大规模建设的出现和预应力钢筋混凝土的广泛应用。值得关注的工程有：
1931年-1942年，德国首先修筑了长达3860公里的高速公路网，美国和欧洲其他一些国家相继效法。 1937年，美国旧金山建成金门悬索桥，跨度1280米，全长2825米，是公路桥的代表性工程；1932年，澳大利亚建成悉尼港桥，为双铰钢拱结构，跨度503米。 1925年-1933年，法国、苏联河美国分别建成了跨度达60米的圆壳、扁壳和圆形悬索屋盖，中世纪的石砌拱终于被近代的壳体结构和悬索结构所取代。

54 1906年美国旧金山大地震、1923年日本关东大地震，推动了结构动力学和工程抗震技术的发展。
1931年，美国纽约的帝国大厦落成，共102层，378米高，内设各种复杂的管网系统，可谓集当时技术成就之大成，保持世界房屋最高记录达40年之久。 1906年美国旧金山大地震、1923年日本关东大地震，推动了结构动力学和工程抗震技术的发展。 1940年，美国塔科马悬索桥毁于风振，使得结构抗风研究受到重视。 1886年，美国人杰克逊首次应用预应力混凝土制作建筑构件；1930年，法国工程师弗雷西内把高强钢丝用于预应力混凝土。

55 帝国大厦 1929年-1931年 美国 世界著名早期钢框架结构高层建筑物。位于美国纽约，102层，连同塔楼高378米。1951—1952年加装电视天线后，总高度达到449米。自1931年建成起，直到1971年，保持世界最高记录达40年。

56 德国高速公路： 年，德国 世界上历史最悠久、质量高超和设施完善的高速公路。1932年，德国试建从科隆到波恩的双向4车道全部立体交叉的汽车专用公路，是远程公路中技术标准最高的一类公路，成为世界上第一条高速公路。截至第二次世界大战结束时，全德国建成的高速公路已达3860公里，尚有2500公里处于施工中断之中，德国修建高速公路的意义和经验得到世界性的公认和推广。

57 中山陵：1929年建成，中国 孙中山先生的陵墓。位于南京东郊紫金山南麓，是中国近代建筑的代表。

58 旧金山金门大桥：1935年建成，美国 主跨长1280m，边孔344m，塔高228m，桥面宽25.2m，在相当长的时间内居世界第一。

59 该阶段土木工程的特征： 材料方面 由木材、石料、砖瓦为主，到开始并日益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土。
材料方面 由木材、石料、砖瓦为主，到开始并日益广泛地使用铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土，直至早期的预应力混凝土。 理论方面 材料力学、理论力学、结构力学、土力学、工程结构设计理论等学科逐步形成，保证了工程结构的安全和人力物力的节约。 施工方面 不断出现新的工艺和新的机械，施工技术进步，建造规模扩大，建造速度加快。

60 现代土木工程（20世纪中叶以后） 第二次世界大战结束后，土木工程进入一个新时代。在50年中，前20年土木工程的特点是进一步大规模工业化，而后30年的特点则是现代科学技术对土木工程的进一步渗透。从世界范围看，现代土木工程具有以下一些特征：

61 工程功能化 公共建筑和住宅建筑物要求建筑、结构、给排水、采暖、通风、供气、供电等多工种配合；
工业建筑物往往要求恒温、恒湿、防振、防腐蚀等，并向大跨、超重、灵活空间方向发展； 发展高技术和新技术对土木工程提出高标准要求－核反应堆、核电站、海上钻井平台等。

62 城市立体化 房屋建筑和道路交通向高空和地下发展。城市道路和铁路很多已采用高架，同时又向地层深处发展。地下铁道进一步发展，地铁早已电气化，并与建筑物地下室连接，形成地下商业街。城市道路下面密布着电缆、给水、排水、供热、供燃气的管道，构成城市的脉络。 交通高速化 高速公路小世界各地大规模修建，很大程度上已经取代了铁路的职能。铁路也出现电气化和高速化趋势。航空业飞速发展，航空港遍布世界各地。航海业也有很大发展，国际贸易港口超过2000个。

63 材料轻质高强化 高强钢丝、钢绞线和粗钢筋大量生产，标号为500－600号的水泥已在工程中普遍应用，轻集料混凝土和加气混凝土已用于高层建筑。铝合金、镀膜玻璃、石膏板、建筑塑料、玻璃钢等工程材料发展迅速。 施工过程工业化 在工厂中成批地生产房屋、桥梁的种种构配件、组合体等的工业化生产方式得到推行，各种现场机械化施工方法发展迅速。现代技术使许多复杂的工程成为可能。

64 理论研究精密化 一些新的理论与方法，如计算力学、结构动力学、动态规划法、网络理论、随机过程理论、滤波理论等的成果，随着计算机的普及而渗透到土木工程领域。静态的、确定的、线性的、单个的分析，逐步被动态的、随机的、非线性的、系统与空间的分析所代替。

65 明石海峡大桥，日本，三跨两铰加劲桁梁式悬索桥，主桥全长3911米，主跨1991米，1998年开通
1998年4月5日，日本明石海峡大桥建成通车。这是一座三跨两铰加劲桁梁式悬索桥，主桥全长3911米，主跨1991米，跨越日本神户市和淡路岛之间的明石海峡。大桥原定设计为公铁两用桥，1985年决定改方案为公路桥。1986年4月举行大桥开工典礼后，经过多次勘测和调查，于1988年5月开始施工，工期长达10年。大桥主跨比英国的恒伯尔桥（主跨径1410米）长581米，从而成为世界上跨径最大的悬索桥。 明石海峡大桥具有以下特点： 1)大桥主跨1991米，全长3991米（跨径中1米的余数是由于阪神大地震所引起的）。采用这样的跨径是为了适应通航要求、桥位处地形地质条件以及两岸的用地状况等。 2）两个主墩建在水深、潮急的设置沉箱基础之上，而两岸庞大的锚碇基础则分别使用了不同的新技术。全部基础均采用最新的抗震设计理论精心设计，以抵抗该地区经常发生的强裂地震。另外，施工中还大量使用了新型低热水泥，以及掺和各种混合料的混凝土。 3）钢结构的桥塔矗立于海面以上297米，结构采取了良好的制风振措施。 4）主缆采用预制平行丝股法架设而成。钢丝束使用了最新的高强镀锌钢丝，其抗拉极限强度高达1800MPa。 5）大桥加劲梁为桁架式，架设时没有干扰桥下日通行量达1400艘的船舶交通。加劲梁已通过风洞试验表明具有足够的抗风强度。 1988年5月正式动工兴建以来，大桥经受住了许多考验，这其中包括1995年1月17日的阪神大地震。大桥原设计为全长3910米，主跨径1990米，但经过大地震后，大桥奇迹般地被延长了1米。特别值得提出的是，在约十年的建设期内该桥没有发生一起重大工程事故。 明石海峡大桥，日本，三跨两铰加劲桁梁式悬索桥，主桥全长3911米，主跨1991米，1998年开通

66 克尔克桥, 前南斯拉夫，最大跨度已达390米

67 江阴长江公路大桥，建成于1999年，主跨1385米。江阴长江大桥是一座主跨径超过1000米的特大型桥梁。

68 多伦多电视塔 高553.34m,装备有4 部高速电梯，每分钟运行速度367 米；距地面346 米处，有一间可供500人同时进餐的旋转式餐，设在距地面350 米处，据说这也是世界上最高的餐厅，餐厅每隔65 分钟旋转一周；塔上有三级瞭望台，分别设在距地面342 米（室外瞭望台）、346 米（室内瞭望台）和447 米（空间瞭望台）。

69 上海东方明珠电视塔 位居亚洲第一、世界第三 ；由三根直径为9米的擎天立柱、太空舱、上球体、下球体、五个小球、塔座和广场组成。可载50人的双层电梯和每秒7米的高速电梯为目前国内所仅有；上球体观光层直径45米，高263米；高耸入云的太空舱建在350米处，内有观光层。

70 台北101大楼 中国台北，2003年10月完工，拿下了“世界高楼”四项指标中的三项世界之最，即“最高建筑物”（508米）、“最高使用楼层”（438米）和“最高屋顶高度”（448米）。剩下的一项“世界最高天线高度”仍为美国芝加哥的席尔斯大楼所保有。

71 上海环球金融中心 中国上海，建设中，共95层，高460m
总投资逾750亿日元，由日本森大厦株式会社的全额子公司森海外株式会社及日本具有代表性的银行、保险公司、商社等36家企业，偕同政府系统机构日本海外经济协力基金OECF联合投资。1997年8月27日，上海环球金融中心正式奠基。但此后该项目进展缓慢

72 佩重纳斯大厦 石油双塔大厦，马来西亚吉隆坡，建成于1998年，总高度达452m ,共88层，其第42层的人行天桥更显其特色。

73 西尔斯塔楼 美国芝加哥，建于1971年-1974年，成束筒结构体系，共110层，总高443m，建筑面积约40万平方米，其外形为逐渐上收的。

74 金茂大厦 建成于1998年，总高度达420.6m，共 88层。

75 帝国大厦 建于1929年－1931年，钢框架结构，共102层，连同塔楼高378m。1951－1952年加装电视天线后，总高度达到449m，是第一个超过埃菲尔铁塔的建筑。自1931年建成至1971年，保持世界最高记录达40年。

76 香港中环广场  建成于1992年，世界最高混凝土结构，高374m，共78层。

77 土木工程著名人物 李诫（？-1110） 中国古代土木建筑家，字明仲，北宋郑州管城人。自元佑七年（1092年）起从事宫廷营造工作，历任将作监主簿、丞、少监等，官至将作监。监掌宫室、城郭、桥梁、舟车营缮事宜。在任期间曾先后主持五王邸、辟雍、尚书省、龙得宫、棣华宅、朱雀门、景龙门、九城殿、开封府廨、太庙、钦慈太后佛寺等十余项重大工程。 李诫一生曾有多方面的著作，但均已散轶失传，只有它于绍圣四年（1097年）奉旨编修的《营造法式》一书得以留存。 《营造法式》是中国古代最完善的土木工程著作之一。

78 布律内尔 Marc Isambard Brunel（1769-1849）
法国工程师、隧道盾构的发明人。生于法国鲁昂市附近的哈克维尔，1793年流亡美国纽约，1798年侨居英国。 布律内尔在美国期间，先从事土地测量工作和尚普兰运河的测量，后成为工程师和建筑师，曾修建“公园戏院”，主持海港工程。1818年，他获得发明盾构的专利权。1825年，布律内尔在修建伦敦泰晤士河第一条水底隧道时，首次使用盾构掘进，1834年底改用改良的盾构施工，于1843年建成泰晤士河水底隧道。 布律内尔的盾构掘进是隧道施工中的一大技术突破，其原理为设计现代盾构奠定了基础。

79 惠灵顿 A.M.Wellington（ ） 美国土木工程师、铁路选线经济理论的奠基人。生于麻省沃尔瑟姆。1867~1887年历任布鲁克林园林局测量员、布法罗—纽约—费城铁路首席副工程师、密歇根中央铁路定线工程师、多伦多—南加拿大—底特律铁路主任工程师、纽约—费城—俄亥俄铁路首席副工程师、墨西哥国家铁路主任选线勘测工程师、副总经理、韦拉克鲁斯—墨西哥铁路总工程师。1887年以后，他担任《工程新闻》杂志编辑、尼加拉瓜运河工程师和波士顿城市铁路顾问。 惠灵顿的著作有《铁路土石方初步与最后估算图解中计算方法》和《铁路选线经济理论》。后者是19世纪20年代蒸汽机车牵引铁路诞生以来最早提出的、系统的铁路选线技术经济理论著作。在以后的几十年中，该书对于美国以及许多其他国家的铁路建设产生了重大影响。

80 詹天佑（1861-1919） 中国近代杰出的土木工程师，中国铁路工程的先驱。 号眷诚，广东南海人。1872年考取清政府第一批幼童出洋
预备班赴美，1881年以优异成绩毕业于美国耶鲁大学土木 工程系。1888年起参加修建或踏勘铁路和路线，有：京奉 铁路、江苏铁路、京张铁路、张绥铁路、津浦铁路、洛潼 铁路、川汉铁路、粤汉铁路和汉粤川铁路等，担任工程师、总工程师、督办和交通部技监等职。 詹天佑一生在工程技术上有很多重要贡献。在主持修建京张铁路时，在非常困难的条件下采用竖井法修建当时中国最长的八达岭隧道（1091米），使之成为中国自建山区铁路的先驱和典范，闻名于世。在津榆铁路滦河大桥工程中，使用气压沉箱法建筑基础。他研究并建议在全国推广使用自动车钩，坚持采用标准轨距，为中国铁路运输的统一、通畅创造了条件。

81 弗雷西内 Eugene Freyssinet（1879-1962 ）
法国早期的预应力混凝土专家，生于奥布雅。1905年毕业于国立桥路学校后，任穆兰的桥梁道路工程师。他早年从事钢筋混凝土桥的设计和施工，1930年修建了当时跨度最大的钢筋混凝土拱桥—普卢加斯泰勒桥（3跨、净跨各171.7米）。他首次在拱顶采用扁千斤顶落架并预加应力，在拱趾处采用混凝土铰。用振捣获得高强度混凝土也是从他开始。 弗雷西内的最大贡献是对混凝土收缩和蠕变的定量估算，并认识到只有采用高强度钢筋才能在混凝土中获得足够的永久预应力。1933年，他在勒阿弗尔港口火车站的加固工程中成功地应用了预加应力的方法。1938年，在他发明了一整套张拉和锚固钢丝的工具以后，该法在全世界得到普遍采用。弗雷西内的主要著作有：《混凝土应用技术的革命》、《预应力混凝土的原理和应用》以及《弗雷西内生平和著作集》等。

82 安曼 O. H. Ammann（ ） 美国桥梁工程师。生于瑞士沙夫豪森，1904年移居美国，1927年任美国纽约港务局（PNYA）总工程师。 曾设计建造过多座世界著名的大跨度悬索桥及钢拱桥，如纽约乔治 · 华盛顿桥，建成于1931年，主跨 米，首次破千米桥梁跨度记录；旧金山金门大桥建成于1937年，为公路桥，主跨 米，保持世界记录近30年之久，钢桥塔高出水面227.38米，当时也居世界首位；纽约韦拉扎诺海峡悬索桥建成于1964年，主跨 米，为双层公路桥，全桥用钢量多达14.4万吨；纽约贝永桥1931年建成，为一公路钢桁架拱桥，主跨503.53米，是世界著名大跨度拱桥之一。

83 太沙基 Karl Terzaghi（ ） 近代土力学及基础工程学的创始人，生于布拉格。1904年毕业于奥地利格拉茨高等工业学院机械工程系，继又选修地质学。早期在欧洲从事钢筋混凝土工作，1912年在母校获得博士学位。 1921－1923年，他发表了饱和粘性土的一维固结理论，以及土中孔隙水压力和有效应力的概念。1925年发表了最早的土力学专著。1925－1929年，他在美国麻省理工学院任教期间，发表了关于土力学原理的系列论述，被公认为近代土力学的创始人。1929－1938年，他重返欧洲，任维也纳技术大学教授。1938年后，又赴美国任哈佛大学教授，并长期定居于波士顿附近。他一生论著200多篇，代表性的著作有《理论土力学》和《土力学的工程实践》。 1936年他发起成立国际土力学及基础工程协会，并任主席至1957年。有6个国家的大学授予他荣誉博士学位。

84 茅以升（1896-1989 ） 中国桥梁学家、教育家。字唐臣，江苏镇江人。1921年 获美国卡内基理工学院博士学位。回国后历任交通大学唐山
分校、东南大学、北洋工学院等校教授、主任、校长、院长， 1948年当选为中央研究院院士。1949年后历任中国交通大学 校长、铁道研究所所长、铁道科学研究院院长。1955年当选为中国科学院学部委员、技术科学部副主任。 茅以升长期从事桥梁工程、结构力学和土力学方面的工程实践、科学研究和教育工作。他曾主持修建了钱塘江公路铁路两用桥。该桥是中国自己建造的第一座跨度较大的现代桥梁。茅以升倡导土力学的研究和教学，发起成立中国土力学及基础工程学会。 茅以升于1921年因研究桥梁结构次应力，获美国康奈尔大学福蒂士研究奖章，1979年因在土木工程上的贡献，获美国卡内基—梅隆大学“卓越校友”奖章。1982年当选美国国家工程科学院外籍院士。

85 纽马克 N. M. Newmark（1910-1981） 美国力学和结构专家。生于美国新泽西州普兰菲尔
德，1930年毕业于拉特格斯大学。毕业后在伊利诺大学 任教，1932年和1934年相继获该校工学硕士和博士学位。 1943年起任该校教授，兼任计算机实验室主任、结构实 验室主任，后任该校土木工程系主任。 纽马克在学术上和工程技术上的主要贡献，是对于承受地震、风力、海浪、爆炸冲击等的结构，提出了设计方法和设计标准。他研究并提出了适合于工程设计应力分析的简化方法。对承受特殊荷载的复杂结构，也提出了计算其应力和位移的有效方法。在结构抗震方面，他对地震的反应谱理论的发展做出了贡献。他参与了一些工程的设计工作，其中如墨西哥城拉蒂诺美洲大厦，出色地经受了地震考验。 纽马克得到过许多荣誉和奖励。1968年获美国国家科学勋章，1980年获大不列颠结构工程师协会的金质奖章。去世后，伊利诺大学以纽马克命名其结构实验室。

86 林同炎 Lin T’ung-yen（1911-2002 ） 大学唐山工程学院土木工程系。1933年获美国加利福尼亚
美籍华裔科学家。福建省福州人。1931年毕业于交通 大学唐山工程学院土木工程系。1933年获美国加利福尼亚 大学硕士学位1933－1946年，在中国成渝铁路、滇缅铁路 任工程司兼桥梁课、设计课课长。1946年定居美国，1946 －1976年任美国加利福尼亚大学伯克利分校副教授、教授 以及该校结构工程部门主席和结构试验室主任。1953年创建林同炎设计事物所，1967年当选为美国工程科学院院士。 林同炎在美国有“预应力混凝土先生”之称。他在预应力理论上的主要贡献在于首次系统而完整地提出了荷载平衡法，用以求解预应力超静定结构。 林同炎以他在结构工程，特别是预应力混凝土方面的卓越贡献而获得各种荣誉。美国土木工程师学会1956年授予他惠灵顿奖状，1966年授予他贺瓦德金质奖章，并于1970年将该学会的预应力混凝土奖状改称“林同炎奖状”。国际预应力协会1974年授予他弗雷西内奖。美国科学院和美国工程科学院1977年授予他“四分之一世纪贡献奖”。

87 刘恢先（1912-1993） 中国结构工程和地震工程学家。江西莲花县人。 1933年毕业于交通大学唐山工程学院，1937年获美
国康奈尔大学博士学位。归国后历任湘桂铁路、叙 昆铁路、黔桂铁路、平汉铁路工程师；浙江大学、 西南联合大学土木系教授等职。1947年再度赴美，在工程设计公司任工程师并在大学任教。1951年归国后任清华大学教授。1952年创建中国科学院工程力学研究所。1981年当选为中国科学院学部委员。 刘恢先长期从事桥梁工程的设计和地震工程学的科学研究工作。他曾从事连续长方板和吊桥应力分析的研究，担任过武汉长江大桥顾问委员会委员。刘恢先的主要贡献在地震工程学方面，1959年和1964年，在他主持下编制成中国第一个和第二个抗震规范草案。他提出了重力坝和拱坝抗震计算的新方法，提出了地震烈度的新定义并研究了地震烈度的物理标准，制订了新的《中国地震烈度表（1980）》。

88 李国豪（1913-2004 ） 1936年毕业于同济大学，1938年留学德国达姆施 塔特大学，1940年获工学博士学位，1943年获德
中国桥梁学家、力学家、教育家。广东梅县人。 1936年毕业于同济大学，1938年留学德国达姆施 塔特大学，1940年获工学博士学位，1943年获德 国教授资格博士学位。回国后，从1946年历任同济大学教授、土木系主任、工学院院长、教务长、副校长和校长。1955年当选为中国科学院技术科学部学部委员。 他因在悬索桥静力和动力分析方法方面的研究而以“悬索桥李”闻名。50年代发表了《斜交异性板的弯曲理论及其对于斜桥的应用》论文，被称为“李氏理论”。50年代中期起，先后担任武汉长江桥、南京长江桥的技术顾问和技术顾问委员会主任委员，从事武汉长江桥晃动机理研究。 李国豪于1981年被国际桥梁及结构工程协会推荐为十位国际著名桥梁专家之一，1982年联邦德国歌德学院授予他歌德奖章，1985年获得德国达姆施塔特工业大学的名誉工学博士学位。