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第1章 土木工程科学概貌1

1.1 土木工程科学的特点1

1.1.1 土木工程科学的定义、学科属性及主要分支学科1

1.1.2 土木工程科学的作用3

1.2 土木工程科学发展简史4

1.2.1 古典土木工程科学4

1.2.2 近世土木工程科学6

1.2.3 现代土木工程科学8

1.2.4 智慧城市——现代土木工程科学的伊甸园11

1.2.5 BIM开启了现代土木工程集成、智慧建造与管理之门17

思考题24

第2章 土木工程科学的理论基础25

2.1 土木工程科学的知识体系25

2.2 土木工程科学的数学基础26

2.2.1 数学的起源与发展26

2.2.2 高等数学27

2.2.3 数学分析28

2.2.4 数值计算方法28

2.2.5 数学建模29

2.2.6 最优化方法30

2.2.7 模糊性数学30

2.2.8 概率论33

2.2.9 复变函数34

2.2.10 线性代数35

2.2.11 数理统计37

2.3 土木工程科学的物理学基础37

2.3.1 静力学38

2.3.2 动力学39

2.3.3 流体力学40

2.3.4 分析力学41

2.3.5 运动学42

2.3.6 固体力学42

2.3.7 材料力学43

2.3.8 复合材料力学45

2.3.9 流变学45

2.3.10 结构力学46

2.3.11 弹性力学48

2.3.12 塑性力学49

2.3.13 爆炸力学49

2.3.14 空气动力学50

2.3.15 理论力学51

2.3.16 工程力学52

2.3.17 天体力学53

2.3.18 计算力学54

2.3.19 热学与热力学56

2.3.20 声学56

2.3.21 建筑声学57

2.3.22 超声学59

2.3.23 电学60

2.4 土木工程科学的化学基础60

2.4.1 化学的起源、历史与发展61

2.4.2 化学科学的学科体系64

2.4.3 化学科学的基础理论65

2.4.4 现代化学的典型贡献68

思考题69

第3章 结构工程的学科体系70

3.1 结构工程的学科属性70

3.2 结构工程的基本类型70

3.3 结构工程的基本构件73

3.3.1 普通建筑的基本构件73

3.3.2 建筑的地基、基础及地下室74

3.3.3 建筑的墙体74

3.3.4 建筑的地坪层、楼板层及阳台和雨篷75

3.3.5 工业与民用建筑的楼盖75

3.3.6 建筑的阳台与雨篷76

3.3.7 建筑的楼梯76

3.3.8 建筑的电梯76

3.3.9 建筑的屋顶78

3.3.10 建筑的门和窗79

3.3.11 建筑的给水排水系统79

3.3.12 建筑的热水供应系统81

3.3.13 中、低层建筑的排水系统82

3.3.14 高层建筑的给排水系统82

3.3.15 建筑的室外排水工程82

3.3.16 水泵与水泵站83

3.3.17 建筑的供热系统与供暖系统83

3.3.18 建筑的空气调节系统84

3.3.19 空调建筑84

3.3.20 建筑的空气处理设备84

3.3.21 建筑的空气输配系统85

3.3.22 建筑空调系统的消声防振问题85

3.3.23 空调建筑的防火排烟问题85

3.3.24 建筑的制冷系统85

3.3.25 建筑的通风系统86

3.3.26 建筑的电气系统86

3.4 结构工程的历史与发展87

思考题88

第4章 混凝土结构工程的特点及技术体系89

4.1 混凝土结构的分类及构造特点89

4.1.1 混凝土结构的基本特点89

4.1.2 框架结构体系91

4.1.3 剪力墙结构体系92

4.1.4 框架—剪力墙结构体系93

4.1.5 框架—筒体结构体系94

4.1.6 筒体结构体系95

4.1.7 巨型结构体系95

4.1.8 混凝土结构的基础形式95

4.1.9 混凝土结构常用的梁、板98

4.1.10 混凝土结构厂房的基本构件99

4.2 混凝土结构设计的基本要求101

4.2.1 混凝土结构设计中的常见符号101

4.2.2 混凝土结构设计的基本要求101

4.2.3 混凝土结构对混凝土的基本要求105

4.2.4 混凝土结构对钢筋基本要求107

4.2.5 混凝土结构分析方法及基本要求111

4.2.6 混凝土结构承载能力极限状态计算111

4.2.7 混凝土结构正常使用极限状态验算111

4.2.8 混凝土结构的构造规定111

4.2.9 混凝土结构对结构构件的基本要求113

4.2.10 预应力混凝土结构构件115

4.2.11 混凝土结构构件抗震设计115

4.3 混凝土结构工程施工的基本要求117

4.3.1 混凝土结构工程施工的基本要求118

4.3.2 模板工程施工的基本要求121

4.3.3 钢筋工程施工的基本要求122

4.3.4 预应力工程施工的基本要求124

4.3.5 混凝土制备与运输的基本要求124

4.3.6 现浇混凝土结构工程施工的基本要求125

4.3.7 装配式混凝土结构工程施工的基本要求126

4.3.8 混凝土结构工程冬期、高温和雨期施工的基本要求127

4.3.9 混凝土结构施工中的环境保护要求128

思考题128

第5章 钢结构工程的特点及技术体系129

5.1 钢结构工程设计的基本要求129

5.1.1 建筑钢结构的基本特点129

5.1.2 建筑钢结构设计的宏观要求130

5.1.3 建筑钢结构的结构体系131

5.1.4 建筑钢结构的材料选择要求132

5.1.5 建筑钢结构的结构分析方法与稳定性设计要求133

5.2 钢结构工程施工的基本要求133

5.2.1 建筑钢结构工程施工的宏观要求134

5.2.2 建筑钢结构工程施工的阶段设计135

5.2.3 建筑钢结构工程对施工材料的要求136

5.2.4 建筑钢结构工程对焊接施工的基本要求137

5.2.5 建筑钢结构工程对紧固件连接施工的基本要求137

5.2.6 建筑钢结构工程对钢零件及钢部件加工的基本要求138

5.2.7 建筑钢结构工程对钢构件组装的基本要求138

5.2.8 建筑钢结构工程对钢构件预拼装的基本要求138

5.2.9 建筑钢结构工程对安装的基本要求139

5.2.10 建筑钢结构工程对压型金属板的基本要求140

5.2.11 建筑钢结构工程对涂装的基本要求140

5.2.12 建筑钢结构工程对施工测量的基本要求141

5.2.13 建筑钢结构工程对监测的基本要求141

5.2.14 建筑钢结构工程对施工安全和环保的基本要求141

5.2.15 多高层钢结构建筑的特点及基本形式142

5.2.16 门式刚架轻型房屋钢结构145

5.2.17 大跨度钢结构建筑145

思考题150

第6章 木结构工程的特点及技术体系151

6.1 中国古典式木结构建筑的特点151

6.2 现代木结构工程设计的基本要求152

6.2.1 现代木结构材料153

6.2.2 现代木结构设计的基本要求154

6.2.3 木结构构件计算156

6.2.4 木结构连接计算157

6.2.5 方木原木结构158

6.2.6 胶合木结构163

6.2.7 轻型木结构163

6.2.8 木结构防火设计168

6.2.9 木结构防护169

6.2.10 木材的质量控制170

6.3 木结构工程施工的基本要求176

6.3.1 木结构工程施工用材选择的基本要求176

6.3.2 木结构构件制作基本工艺要求178

6.3.3 木构件连接与节点施工基本工艺要求181

6.3.4 木结构安装施工基本工艺要求184

6.3.5 轻型木结构制作与安装技术要求188

6.3.6 轻型木结构工程防火施工技术要求196

6.3.7 轻型木结构工程的防护施工技术要求197

6.3.8 轻型木结构工程施工安全技术要求200

思考题201

第7章 砌块结构工程的特点及技术体系202

7.1 砌块结构工程设计的基本要求202

7.1.1 砌体的种类202

7.1.2 砌块材料的强度等级203

7.1.3 砌块砌体的力学性能204

7.1.4 砌块砌体的强度205

7.1.5 砌块砌体强度设计值的调整206

7.1.6 砌块砌体的物理参数207

7.1.7 砌体结构承载力计算的基本表达式208

7.1.8 砌块砌体受压构件208

7.1.9 砌块砌体轴心受拉、受弯、受剪构件212

7.1.10 配筋砌块砌体构件212

7.1.11 我国目前的砌块类型213

7.1.12 当代砌块结构的典型构造215

7.2 砌块结构工程施工的基本要求218

7.2.1 砌块结构工程施工的宏观要求219

7.2.2 砌体结构工程施工的常用建筑材料及其基本要求220

7.2.3 砌块砌体施工准备的基本要求222

7.2.4 砌筑砂浆的基本要求223

7.2.5 砖砌体工程施工的基本要求224

7.2.6 混凝土小型空心砌块砌体工程施工的基本要求226

7.2.7 石砌体工程施工的基本要求228

7.2.8 配筋砌体工程施工的基本要求230

7.2.9 填充墙与隔墙砌体工程施工的基本要求231

7.2.10 冬期与雨期施工的基本要求233

7.2.11 砌体结构施工安全与环保要求234

思考题236

第8章 增强型结构工程的特点及技术体系237

8.1 预应力混凝土结构的基本要求237

8.1.1 预应力用钢材238

8.1.2 预应力钢筋用锚具、夹具和连接器239

8.1.3 成孔材料240

8.1.4 预应力混凝土结构设计的一般原则241

8.2 钢与混凝土组合结构的基本特点242

8.2.1 钢与混凝土组合结构工程施工的基本要求242

8.2.2 钢与混凝土组合结构工程施工材料的基本要求244

8.2.3 钢管混凝土柱施工245

8.2.4 型钢混凝土柱施工247

8.2.5 型钢混凝土组合梁施工249

8.2.6 钢与混凝土组合墙施工249

8.2.7 钢与混凝土组合板施工254

8.2.8 质量管理254

思考题256

第9章 桥梁与隧道工程的学科体系257

9.1 桥梁与隧道工程的特点257

9.1.1 桥梁工程的特点257

9.1.2 隧道工程的特点260

9.2 桥梁与隧道工程的技术体系262

9.2.1 桥梁工程的技术体系262

9.2.2 隧道工程的技术体系266

9.3 桥梁与隧道工程的历史与发展277

9.3.1 桥梁工程的历史与发展277

9.3.2 隧道工程的历史与发展279

9.4 城市地下空间工程281

9.4.1 城市地下空间工程的基本特点281

9.4.2 常见地下空间工程的特点及基本要求283

9.4.3 地下空间工程的发展前景290

9.5 道路桥梁与渡河工程290

9.5.1 交通抢通爆破工程290

9.5.2 道路抢通工程299

9.5.3 桥梁抢通工程301

9.5.4 渡河工程304

思考题304

第10章 供热—供燃气—通风及空调工程的学科体系305

10.1 供热—供燃气—通风及空调工程的特点305

10.1.1 供热、通风及空调技术的特点305

10.1.2 采暖、通风和空气调节及其制冷设计的基本要求305

10.1.3 采暖系统的特点及基本要求307

10.1.4 燃气系统的特点及基本要求308

10.1.5 供热系统的特点及基本要求309

10.2 供热—供燃气—通风及空调工程的技术体系309

10.2.1 采暖系统设计与施工的基本要求309

10.2.2 燃气系统设计施工的基本要求312

10.2.3 供热系统设计与施工的基本要求314

10.2.4 绿色建筑的暖通空调设计要求315

10.3 供热—供燃气—通风及空调工程的历史与发展316

10.4 建筑环境与能源应用工程317

10.4.1 建筑环境学的基本问题317

10.4.2 能源应用工程的基本问题318

10.4.3 建筑环境与能源应用工程科学的发展321

10.5 给排水科学与工程324

10.5.1 城市给水工程的特点与基本要求324

10.5.2 建筑给水工程的特点与基本要求326

10.5.3 城市排水工程的特点与基本要求328

10.5.4 建筑排水工程的特点与基本要求329

10.6 建筑电气与智能化331

10.6.1 建筑电气设计施工的基本特点与要求331

10.6.2 智能建筑设计与施工的基本要求333

思考题337

第11章 市政工程的学科体系338

11.1 市政工程的特点338

11.2 市政工程的技术体系339

11.2.1 城市道路工程339

11.2.2 城市桥涵工程344

11.2.3 城市广场工程346

11.2.4 城市隧道工程348

11.2.5 城市地下通道工程348

11.2.6 城市轨道交通工程348

11.2.7 城市园林工程351

11.2.8 城市防洪（堤岸）工程354

11.2.9 城市排水工程355

11.2.10 城市供水工程356

11.2.11 城市供气工程356

11.2.12 城市供热工程356

11.2.13 城市综合管廊工程356

11.2.14 城市污水处理359

11.2.15 城市垃圾处理处置361

11.3 市政工程的历史与发展364

思考题365

第12章 岩土工程的学科体系366

12.1 岩土工程的特点366

12.2 岩土工程的技术体系368

12.2.1 土力学的学科特点368

12.2.2 岩石力学的学科特点369

12.2.3 工程地质学的学科特点370

12.2.4 基础工程学的学科特点373

12.2.5 工程勘察学的学科特点375

12.2.6 岩石学的学科特点378

12.3 岩土工程的历史与发展379

思考题381

第13章 防灾减灾工程及防护工程的学科体系382

13.1 防灾减灾工程及防护工程的特点382

13.1.1 防灾减灾工程及防护工程科学概貌382

13.1.2 防灾减灾工程及防护工程科学的基本任务385

13.2 防灾减灾工程及防护工程的技术体系386

13.2.1 土木工程结构抗爆理论与技术386

13.2.2 土木工程结构抗撞理论与技术390

13.2.3 土木工程结构抗洪理论与技术391

13.2.4 地质灾害防御中的土木工程理论与技术391

13.2.5 土木工程结构抗火理论与技术394

13.2.6 土木工程结构抗震理论与技术398

13.2.7 土木工程结构抗风理论与技术405

13.2.8 土木工程结构加固理论与技术409

13.3 防灾减灾工程及防护工程的历史与发展409

思考题412

参考文献413