土木工程概论论文--材料.docx
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1、第 1 页 土木工程概论论文-材料 特征码 uWVxrBMptGgfWkjPLdYF 土木工程概论论文-材料 摘要:土木工程是个庞大的学科,但最主要的是建筑,建筑无 论是在中国还是在国外,都有着悠久的历史,长期的发展历程。 整个世界每天都在改变,而建筑也随科学的进步而发展。力学 的发现,材料的更新,不断有更多的科学技术引入建筑中。以 前只求一间有瓦盖顶的房屋,现在追求舒适,不同的思想,不 同的科学,推动了土木工程的发展,使其更加完美。 关键词:土木工程;建筑;力学;材料。 土木工程的英文是 Civil Engineering ,直译是“民用工程” , 第 2 页 它是建造各种工程的统称。它的原
2、意是与“军事工程”相对应 的。在英语中,历史上土木工程、机械工程、电气工程、化工 工程都属于 Civil Engineering,因为它们都具有民用性。后 来,随着工程科学技术的发展,机械、电气、化工都已逐渐形 成独立的科学,Civil Engineering 就成为土木工程的专门名 词。至今,在英语中,Civil Engineering 还包括水利工程、 港口工程;而在我国,水利工程和港口工程也成为与土木工程 十分密切的相对独立分支。土木工程既指建设的对象,即建造 在地上,地下,水中的工程设施,也指应用的材料设备和进行 的勘测,设计施工,保养,维修等专业技术。 土木工程是一种与人们的衣、食、
3、住、行有着密切关系的工程。 其中与“住”的关系是直接的。因为,要解决“住”的问题必 须建造各种类型的建筑物。而解决“行、食衣”的问题既有直 接的一面,也有间接的一面。要“行” ,必须建造铁路、道路、 桥梁;要“食” ,必须打井取水、兴修水利、进行农田灌溉、城 市供水排水等,这是直接关系。而间接关系则不论做什么,制 造汽车、轮船也好,纺纱、织布、制衣也好,乃至生产钢铁、 发射卫星、开展科学研究活动都离不开建造各种建筑物、构筑 物和修建各种工程设施。 土木工程随着人类社会的进步而发展,至今已经演变成为 大型综合性的学科,它已经出许多分支,如:建筑工程,铁路 第 3 页 工程,道路工程,桥梁工程,特
4、种工程结构,给水排水工程, 港口工程,水利工程,环境工程等学科。1 1.1 土木工程历史悠久 早在上古时代,人类就野处穴居,新石器时代后期仰韶文化遗 址中已发现用木骨泥墙构成的居室,到公元前 20 世纪,已发现 有夯土的城墙,商代时已逐渐采用粘土做成的版筑墙,西周时 期已有烧制的瓦,战国墓葬中发现有烧制的大尺寸空心砖,这 些都是土木工程的雏形。随着文明的不断进步,土木工程也在 不断的发展,各种桥梁,水利工程建筑应运而生。我国著名的 万里长城,都江堰,故宫建筑群等都是我国珍贵的土木文化遗 产,还有世界的众多土木建筑,也都别巨匠心,充分体现了土 木工程的魅力。其中埃及金字塔,修建过程仍是土木工程中
5、的 一个不解之迷。 1.2 土木工程的现状和展望 从 18 世纪中叶钢材及混凝土在土木工程中的开始应用,以及 19 世纪 20 年代后期预应力混凝土的制造成功,实现了两个飞 第 4 页 跃,使建造摩天大楼和跨海峡 1000m 以上大桥成为可能。目前 最高的钢结构高层建筑高度为 443m,是 1974 年建成的美国芝加 哥 Sears 塔楼,而 1996 年在马来西亚吉隆坡建成的石油双塔楼, 为混凝土结构,高 450 m,是最高的混凝土高层建筑。现在最 大跨度的悬索桥跨长为 1410m(英国恒伯尔桥) ,斜拉桥为 856m 法国诺曼第桥,世界高速公路最长的为美国,总长 81105km,其 次为德
6、国约 12000km。大坝最高的为瑞士大狄克桑斯坝,高 285m。电视塔最高的为加拿大多伦多预应力混凝土塔,高 549m,其次为莫斯科预应力混凝土塔,高 537m。 我国改革开放后建设了很多高层建筑,上海金茂大厦高 420 m 现居世界第三。1993 年 10 月 1 日通车的上海杨浦斜拉桥,主 跨 602 m,位居世界第二,其余拱桥,悬索桥,铁路桥,高速 公路,电视塔,大坝等也都位居世界前列。这些都是土木工程 不断发展的结果,当然,土木工程的发展是永无止境的,未来 的土木工程将有许多更新的科技,土木工程将向高空延伸,向 底下发展,向海洋拓宽,向沙漠进军,向太空迈进,土木工程 也将变换新的方式
7、,就如当年的手工绘图,现在已用计算机绘 图一样。科技的不断发展,必将带动土木工程的不断发展。 1.3 土木工程相关材料机器在建筑中的作用 第 5 页 任何土木工程建筑物与构筑物都是用相应的材料按 一定的要求建造的,土木工程中所使用的各种材料统称为土木 工程材料。从古至今,土木工程的发展要求与材料的数量、质 量之间存在着相互依赖和相互矛盾的关系。土木工程材料的生 产和使用就是不断解决这个矛盾的过程中不断的发展和完善的。 早在原始社会时期,人们为了抵御雨雪风寒和野兽袭击,居于 天然山穴和树巢中,即所谓“穴居巢处” ,进入石器、铁器时代 人们开始使用简单的工具砍伐树木和茅草,搭建简单的房屋, 开凿石
8、材建造简易的房屋以及纪念性构筑物。进入青铜器时代 出现了木结构及“版筑建筑”即墙体用木板或木棍做边框,然 后在框内浇注黏土,用木杵夯实之后将木板拆除的建筑物。此 时已经能够建造出舒适性较好的建筑物,所使用的主要是天然 石材,木材,黏土,茅草等天然材料。 到了人类能够用黏土烧制砖、瓦,用石灰岩烧制石灰之后,土 木工程材料由天然材料进入了人工材料阶段,使用的结构材料 主要是砖,石和木材。 第 6 页 1.砖 砖是一种常用的砌筑材料。砖瓦的生产和使用在我国历史悠久, 有“秦砖汉瓦”之称。制砖的原料容易取得,生产工艺比较简 单,价格低、体积小便于组合,粘土砖还有防火、隔热、隔声、 吸潮等优点。所以至今
9、仍然广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑 工程中。由于屈才方便简单,廉价,所以这种材料在土木工程 建筑中占有举足轻重的地位,随着社会的发展,新材料和新技 术的应用,更多环保型,节约性材料的相机诞生,以为着土木 工程材料新的发展方向,但基于砖石材料必是主流! 2.石 天然石是最古老的土木工程材料之一,由于天然石有很高的抗 压强度,良好的耐磨性和耐久性;资源分布广泛,蕴藏量富, 便于就地取材,生产成本低等优点。是土木工程中修筑城垣, 桥梁,房屋,道路和水利工程的主要材料。例如古埃及的金字 塔和中国的赵洲桥以及古长城等。纵观世界乃至我国建筑历史 及其成就,几乎无不基于石而立的建筑,石在土木工程材料中 可以
10、算是基本的材料但是却详单的重要,不管是在抗洪抗震等 第 7 页 方面还是在美观美学等方面都相当的重要! 3.木材 木材是人类使用最早的土木工程材料之一,具有轻质高强、耐 冲击、弹性和韧性好,导热性低,纹理羌观、装饰性好等特点。 但存在各向异性,可能受含水率和天然疵病的影响较大,易燃、 易虫蛀等缺点。木材易于加工,并且通过加工处理远可以克 服或减轻各向异性、含水率和天然疵病等对性能的不良影响。 因此,木材在古建筑及现代建筑中都得到了极为广泛的应用。 木材是由树木加工:而成,树木种类繁多,按树种木材分为针 叶树和阔叶树两大类。 针叶树的树叶呈鳞片状或针状,多为常绿树,树干高大而 通直,纹理平顺,材
11、质均匀,易得大材。其木质较软,易于加 工,故又称为软木材。针叶树木材的表观密度和胀缩变形较小, 强度较高,树脂含量高,耐腐蚀性强。主要用作承重构件和家 具用材。针叶树常用品种有红松、落叶松、云杉、冷杉、柏木 等。 阔叶树的树叶宽大,叶脉成网状大多为落叶树,树干的 通直部分较短,材质较硬,较难加工,故又称为硬木材。阔叶 第 8 页 树木材的强度高,纹理显著,图案美观;但胀缩变形较大,易 翘曲和干裂。常用作尺寸较小的构件及室内装饰。阔叶树常用 品种有榆木、桦木、柞木、山杨、青杨等。 到 18、19 世纪资本主义的兴起,大跨度场房,高层建筑和桥梁 等土木工程建设的需要旧有材料在性能上满足不了新的设计
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