工程功能化； B城市建设的立体化：城市建设有三个趋向；高层建筑的大量兴起,地下工程高速发展,城市高架公路、立交桥大量涌现；C. 交通运输高速化（其标志是高速公路的大规模修建）； 土木工程的功能化、城市建设的立体化、交通运输的高速化必然使得构成土木工程的三个要素：材料、施工、理论出现了新的发展趋势； 建筑材料的轻质高强化。施工过程中的工业化、装配化设计理论的精确化、科学化。 第三章 土木工程中的材料 ?土木工程中的材料重要性质有：
?（1）物理性质 如容积密度（材料在自然状态下单位体积的质量），密度（材料在绝对密实状态下单位体积的质量），以及材料与水有关的性质如含水率、吸水性、透水性，和材料的热工性质如导热性、耐火性、收缩膨胀等。
?（2）力学性质 如强度（抵抗破坏的能力），变形（承受形状改变的能力），弹性（材料在外力除去后其变形能完全消失的性质），塑性（外力除去后不能恢复其原有形状的性质），韧性（材料受冲击断裂时吸收机械能的能力）。
?（3）耐久性质 指材料在长期使用过程中经受各种所处环境和条件的作用（如日光曝晒，大气、水和化学介质侵蚀，温、湿度变化，冻融循环，机械摩擦，虫菌寄生等）仍能保持其使用性能的能力。
?土木工程材料的分类
?1. 所用的材料按其自身组织的不同可分为金属材料和非金属材料两大类，金属材料又可分黑色金属和有色金属，非金属材料又可分无机材料和有机材料。
?2. 按材料在土木工程设施中所起的作用和功能分，又可分为： ①承重材料 ②围护材料③装饰材料④胶结材料
?3.2 常用建筑结构材料简介
??. 钢材 按化学成分 分类 低碳钢 合金钢
?评 价：材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安装；缺点是耐火性差，易于锈蚀，维护费用较高。
?? 混凝土 混凝土类型 (水泥混凝土,轻混凝土,沥青混凝土)
?评 价：优点是：可模性、耐久性、耐火性、整体性都好，易于就地取材，价格较低，强度比砖、石材都高，能与钢筋粘结做成各种强度高的
钢筋砼结构；缺点是：自重较大、施工复杂、工序多、工期长、易产生裂缝。
??. 砌体概念：是由石材、粘土、混凝土、工业废料等材料做成的块材和水泥、石灰膏等胶凝材料与砂、水混合做成的砂浆，叠合粘结而成的复合材料。
?类 型 (石砌体,实（空）砖砌体,中小混凝土块砌体、硅酸盐块砌体等) ?评 价 所有砌体，强度都低。砌体优点是易于就地取材，价格低廉，施工简便，隔热保温性以及耐火耐久性好；但因强度低，导致结构笨重，施工劳动量大，工程质量问题多。实心粘土砖与农争田，破坏生态，应限制、废止使用。提倡节能环保材料。
??. 木材( 圆材、方材、条材、板材等) 应用特点：结构自重轻、制作容易，架设简便，工期快，造价便宜等优点；但易燃、易腐朽，结构变形较大等缺点。
第四章 土木工程中的力学和结构概念 ?4. 1 力、力矩和平衡
?力 （Force ）是一种物体间有方向的相互作用，这种相互作用有使物体改变原来形状或改变运动方向，或二者具有的效应。 ?
?4.2 外力、内力和反力(它承受的内力，归纳起来是下列5种以及它们间的组合：
?（1）产生拉伸变形的是拉力 ，一般以＋N 表示； ? （2 ）产生压缩变形的是压力 ，一般以一N 表示； ? （3 ）产生弯曲变形的是弯矩 ，一般以M 表示； ? （4 ）产生剪切变形的是剪力 ，一般以 V 表示 ? （5 ）产生扭曲变形的是扭矩 ，一般以MT 表示。
?4.3 荷载和作用
?1. 直接施加在土木工程结构上的外力是由荷载引起的。土木工程中的荷载大体有以下三类（一般都以kN,kN/m或kN/m2计）： ?（1）永久荷载 指在使用期间永久施加在结构上，其值不随时间变化的荷载，也称恒载。在建筑物中，承重结构的恒载约占总荷载的
50%-70％。 ?（2）可变荷载 指在使用期间施加在结构上的值随时间变化的荷载，也称活载。1）使用活载 2）车辆活载 3）雪载 4）风载 风载有3个“不一样”：①不同地区不一样；②同一地区每时每刻不一样；③不同高程、不同部位不一样。设计时采用的风载值是重现期为50年的l0min内平均风压的统 ?计值。
?（3）偶然荷载 指在使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载，如撞击荷载、爆炸荷载等。
?作用也使结构内部产生内力和变形。以三类形式出现： ?（1）约束变形作用 以温差作用为典型；
? （2）外加变形作用以地基的沉陷作用为典型； ?（3）惯性作用 以地震作用为典型。
?4.4 结构和结构失效
?（1）结构的构件和九种类型
?承受由荷载和作用在结构中产生内力的是结构的构件。结构的基本构件有以下几种:
?1）板 有较大平面尺寸但厚度较小的平面构件，通常水平方向设置，承受垂直于板面的荷载，以受弯矩为主；
?2）梁 承受垂直于其纵轴方向荷载的线形构件，其截面尺寸小于其长向跨度，以受弯矩和剪力为主；
?3）柱 承受平行于其纵轴方向荷载的直线形构件，其截面尺寸小于其高度，以受压力和弯矩为主；
?4）墙 受平行或垂直于墙面方向的竖向平面构件，其厚度小于墙面尺寸；前者以受压力为主，后者以受弯矩和剪力为主；
?5）杆 承受轴向力（拉力或压力）的直线形构件，截面尺寸比长度小得多，多用于组成架结构或网架结构；
?6）拱 承受沿其纵轴平面内荷载的曲线形（或折线形）构件，其截面尺寸小于其弧长（折线总长），以受压力和弯矩、剪力为主；
?7）壳 一种曲面形具有很好空间传力性能的构件，能以极小厚度覆盖大跨度空间，以受压力为主；
?8）索 以柔性受拉钢索组成的构件，直线或曲线形；
?9）膜 以薄膜材料（如玻璃纤维布）制成的构件，只能承受拉力。
?由上述基本构件组成的九种典型结构 ： ?1）墙体结构—— 以墙为主体的结构；
?2 ）框架结构—— 以梁、柱组成的框架为主体的结构；
? 3 ）框架--筒体结构—— 利用四周墙形成的封闭筒体，和框架一起组合成的结构；
?4 ）错列桁架结构—— 将杆组成一些由平面三角形图案集合成的较大跨度的桁架，以错列桁架形式形成的结构；
?5 ）网架结构—— 将杆组成网格形的空间网架，以空间网架为主体形成的结构；
?6）拱结构—— 以拱为主体的结构；
?7 ）壳体结构—— 以空间薄壳为主体的结构；
?8 ）空间折板结构—— 以多块平板折叠成空间折板形成的结构； ? 9 ）钢索结构—— 以索为主体的结构。
?（2） 结构和材料的关系
? 无论什么结构都是由材料做成的。按材料分有钢结构、木结构、钢筋混凝土结构和砌体结构。结构的受力、变形状态和各类材料的力学性质密不可分。自然界给予结构承受外力和内力的本能是通过两个基本受力状态— 受拉和受压来完成的。
?（3）结构和地基的关系 ? 常见的土可分为6 类：
?1 ）岩石 颗粒间牢固联结的、整体的或有裂隙的岩体；
?2 ）碎石土 多数粒径大于2mm 的土，按粗细又分块（漂）石、卵（碎）石、圆（角）砾；
?3 ）砂土 多数粒径大于0. 075mm, 小于2mm 的土，按粗细又分砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂；
?4 ）粉土 颗粒粒径更细，粘性介于粘性土和上述非粘性土之间的土；
?5）粘性土 粒径比粉土更细，具有明显粘性的土； ?6）人工填土 回填土、垃圾、工业废料等。各类土的承载力大体为100～400kN/m2。对基础和地基应有的认识：
?1）基础既是结构和地基的连接件，又是结构的一部分，也称下部结构；它的设置既要考虑上部结构的型式、规模、用途、荷载大小与性质，又要考虑下部地质条件、土层分布、土的性质和地下水情况。基础应搁置在坚实土层上，因搁置深度不同，可分为浅基础和深基础两类。浅基础如独立基础、条形基础、筏形基础和箱形基础；深基础如桩基础和沉箱基础。
?2）地基的土是由固体矿物颗粒、水和空气三部分组成，称为土的三相，即固相、液相、气相。结构搁置在地基上，土体颗粒间的空气和水被挤出，颗粒间的距离变小，称地基压缩，同时结构发生沉陷。由于土的透水性不同，土体完成压缩过程的时间也很不一样，这就是结构搁置在地基上会在一段时间内发生沉陷的原因。
?（3）结构的预定功能和失效：
?土木工程的任何结构都应该具有以下四项预定功能： 1）能承受正常施工和使用时可能出现的各种内力（例如拉力、压力、弯矩、剪力、扭矩等）； 2）在正常使用时具有良好的工作性能（例如不发生过大的挠度和侧向位移，不发生过大的不均匀沉陷，不使人感到晃动等）； 3）在正常维护下具有足够的耐久性能； 4）在偶然事件发生时能保持必需的稳定性（例如有很好的抗地震能力）。 在这四项预定功能中，1）和4）是安全性；2）是适用性；3）是持久性。“安全、适用、持久”三者缺一不可，但安全第一。
?结构的失效
?失效现象有： 1）破坏 指结构或构件截面抵抗作用力的能力不足以承受作用效应的现象，如拉断、压碎、弯折等。 2）失稳 指结构或构件因长细比（如构件长度和截面边长之比）过大而在不大的作用力下突然发生作用力平面外的极大变形的现象，如柱子压屈、梁在平面外扭曲等。3）发生影响正常使用的变形 指楼板、梁的过大挠度或过宽裂缝；柱、墙的过大侧移；结构有过大的倾斜或过大的沉陷；人在室内有摇晃的感觉等。4）倾覆或滑移 指整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡而倾倒或移动的现象。 5）结构所用材料丧失耐久性 指钢