職業(yè)結構工程師業(yè)務指南講義第1章

職業(yè)結構工程師業(yè)務指南TextContContent

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工程結構發(fā)展簡史2職業(yè)發(fā)展

5工程機構

6法規(guī)體系3專業(yè)知識與能力

4工程建設及運營個人項目機構1工程結構發(fā)展簡史1工程結構發(fā)展簡史工程結構是指工程建造物中由桿、板、殼等結構構件有機組合而成的能夠承受和傳遞荷載作用并具有適當剛度的骨架系統(tǒng)。工程結構發(fā)展歷程：古代工程結構近代工程結構現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史古代工程結構經歷了很長的時間跨度，它大致從公元前5000年的新石器時代到17世紀中葉。工程材料最初都取自當地的天然材料，如茅草、竹、蘆葦、樹枝、樹皮和樹葉、礫石、泥土等；自公元前3千年，開始出現經過燒制加工的磚和瓦的工程材料。結構體系：木構架、石梁柱、券拱等。工程應用：宮室、陵墓、廟堂，較大型的道路、橋梁、水利等。建造技術大多依靠手工工具，主要是石斧、石刀、石錛、石鑿等簡單的工具，并發(fā)明了一些簡單的施工機械，如打樁機、桅桿起重機等。1.1古代工程結構1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—中國古代中國房屋建筑主要是采用木結構體系:木結構發(fā)展：1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—中國木結構特點：

1使用木材作為主要建筑材料2保持構架制原則，以立柱和縱橫梁枋組合成各種形式的梁架3創(chuàng)造斗拱結構形式，用縱橫相疊的短木和斗形方木相疊而成的向外挑懸的斗拱4實行單體建筑標準化。中國古代的宮殿、寺廟、住宅等，往往是由若干單體建筑結合配置成組群。1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—中國我國現存最早木結構：中國五臺山重建南禪寺大殿1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—中國有記載的最高木結構：中國洛陽建永寧寺9層木塔；1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—中國世界上現存最高大木結構：山西應縣木塔；1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—中國世界上現存最大、最完整古代木結構建筑群：北京故宮1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—中國磚石結構：中國東漢時，磚石結構有所發(fā)展。漢墓中中梁式空心磚逐漸發(fā)展為券（xuàn）拱和穹窿頂；北魏中期，磚石結構已用于地面上的磚塔、石塔建筑以及石橋等工程結構。中國現存最早的密檐磚塔：河南登封縣的嵩岳寺塔（右圖）1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—西方國家古代西方國家主要結構形式為拱和穹頂結構，建筑主要采用石料。1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—西方國家公元前1世紀，在券拱技術基礎上又發(fā)展了十字拱和穹頂。代表建筑：萬神廟圓形正殿屋頂古代最大的圓頂廟卡拉卡拉浴室十字拱和拱券平衡體系1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史房屋建筑結構—西方國家中世紀以后，拜占廷的建筑結構解決了在方形平面上使用穹頂的結構和建筑形式問題，把穹頂支承在獨立的柱上，取得開敞的內部空間。代表建筑：圣索菲亞教堂磚砌穹頂科爾多瓦大禮拜寺兩層疊起的馬蹄券佛羅倫薩教堂穹頂世界最大的穹頂1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史橋梁及水利工程結構—中國橋梁：公元前3紀渭河橋秦漢史籍記載中最大的一座木橋公元605年趙州橋 在結構受力、造型和經濟上都達到極高就水利工程：公元前3世紀都江堰世界上最早的綜合性大型水利工程結構公元7世紀初大運河世界歷史上最長的大運河，共長2500km1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史橋梁及水利工程結構—西方國家公元前3～公元2世紀之間，古羅馬采用券拱技術筑成隧道、石砌渡槽等城市輸水道11條，總長530公里。其中尼姆城的加爾河谷輸水道橋有268.8m長的一段是架在3層疊合的連續(xù)券上。1.1古代工程結構1工程結構發(fā)展簡史其他工程結構春秋戰(zhàn)國時期秦代在魏、燕、趙三國夯土長城基礎上筑成萬里長城公元前3千年

埃及人修建了大規(guī)模的水利工程以及神廟和金字塔1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史工程結構在從17世紀中葉到20世紀中葉的300年間經歷了迅猛的發(fā)展。這個時期工程結構的主要特征是：工程材料木材、石料、磚瓦→鑄鐵、鋼材、混凝土、鋼筋混凝土→早期的預應力混凝土設計理論材料力學、理論力學、結構力學、土力學、結構設計理論等學科逐步形成，設計理論的發(fā)展保證了工程結構的安全和人力物力的節(jié)約施工技術建造技術從手工工具為主發(fā)展為大規(guī)模使用施工機械．一些性能優(yōu)異的大型機械不斷出現，并創(chuàng)造出各種極有成效的施工方法1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史工程材料材料科學的發(fā)展是工程結構發(fā)展的重要推動力，打開了工程結構發(fā)展的開端。水泥的發(fā)明和應用，鋼材冶煉技術的進步，邁向了以鋼筋混凝土結構和鋼結構為主的新時代1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史工程材料1886年，美國芝加哥9層高的家庭保險公司大廈，初次按獨立框架設計，并采用鋼梁，成為現代高層建筑的開端1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史工程材料1889年，法國巴黎建成高300m的埃菲爾鐵塔1930年，高強鋼絲與預應力混凝土研制成功——鋼筋混凝土結構向大跨方向發(fā)展成為可能1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史科學理論近代工程結構的設計與建造理論從主要以總結長期建造經驗向重視科學理論兼顧經驗轉變。許多研究者從不同領域提出開創(chuàng)性的新理論。1638年1660年1687年1744年1773年1730年1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史科學理論在上述開創(chuàng)性研究的帶領下，工程結構的建造理論逐步發(fā)展成為一門完整的學科——結構工程。1818年，英國不列顛土木工程師學會的成立——工程師結社的創(chuàng)舉，引領其他各國和國際性的學術團體相繼成立由于社會經濟的進步與發(fā)展，人們對于建筑的要求也越來越高，在結構上要求安全和經濟，在建筑上要求美觀和適用——建筑和結構在19世紀中葉，分為各有側重的兩個單獨學科分支1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史科學理論1906年美國舊金山發(fā)生大地震1923年日本關東發(fā)生大地震1940年美國塔科馬懸索橋毀于風振——推動了結構動力學和工程防災技術的發(fā)展1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史建造技術蒸汽機、電動機在抽水、打樁、挖土、壓路和起重等施工作業(yè)中的應用，開創(chuàng)了工程結構施工機械化和電氣化的進程，為快速高效地建造工程結構提供了有力手段。1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史建造技術蒸汽機為動力的汽車、火車與輪船的產生，使航運事業(yè)面目一新，要求修筑港口工程以及橋梁工程1890年主跨521m1937年跨度1280m全長2825m1932年跨度503m雙鉸鋼拱結構1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史建造技術1937年，茅以升先生主持建成了公路鐵路兩用鋼桁架的錢塘江橋，長1453m。1.2近代工程結構1工程結構發(fā)展簡史建造技術工業(yè)的發(fā)達，城市人口的集中，使工業(yè)廠房向大跨度發(fā)展，民用建筑向高層發(fā)展。日益增多的電影院、攝影場、體育館、飛機庫等都要求采用大跨度結構。例如：1925～1933年，在法國、蘇聯和美國分別建成了跨度達60m的圓殼、扁殼和圓形懸索屋蓋；1931年，美國紐約的帝國大廈落成，共102層，高378m。1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史第二次世界大戰(zhàn)結束后，社會生產力出現了新的飛躍?，F代科學技術突飛猛進，工程結構進入一個新時代。中國自20世紀以來，特別是1949年以后，隨著社會主義建設的需要，在工程結構的建筑材料、工程設計、科學理論研究和設備四個領域里進行了急劇的變革，使工程結構的面貌一新。民用工業(yè)、國防、港口、水利、電力、公路、鐵路等工程進入到現代化的工程結構領域。西爾斯大廈1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史高層建筑結構隨著經濟的發(fā)展，人口的增長，土地集約化利用的要求逐步提高，促進了現代工程結構向更高的方向發(fā)展。高層建筑成了現代化城市的象征。年代地址建筑名稱高度（m）1931美國紐約帝國大廈3811974美國芝加哥西爾斯大廈4331993馬來西亞吉隆坡國家石油公司雙塔452西爾斯大廈帝國大廈1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史高層建筑結構20世紀80年代以后，是中國現代超高層建筑的發(fā)展和繁榮階段。1980年-1999年，珠三角區(qū)域在超高層建筑領域率先突破。全國共建成100m以上的超高層建筑124座。建筑理念：探索單棟多功能和建筑綜合體形式；結構體系：出現了包括巨型框架-伸臂桁架組合，巨型支撐框架-伸臂桁架組合等鋼－混凝土混合結構。

代表建筑：金茂大廈金茂大廈1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史高層建筑結構2000-2010年，超高層建筑得到迅猛發(fā)展。到2010年全國200m以上的超高層建筑接近250座。建筑設計理念和建筑技術也日益進步，超高層建筑進入了繁榮期。伸臂結構體系和巨型結構體系更為成熟，鋼－混凝土混合結構成為主流。代表建筑：環(huán)球金融中心——當時中國大陸地區(qū)第一高樓（492m）天津津塔——全世界最高的純鋼板剪力墻結構（336m）環(huán)球金融中心天津津塔1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史高層建筑結構2010年以后，超高層結構的數量和高度進一步被刷新。最近幾年的超高層發(fā)展速度呈現一種爆炸式的發(fā)展。世界都市高層建筑協會（CTBUH）：至2012年，全世界已經建成的最高的100棟建筑中，中國占據了30棟；全世界已經建成的最高的10棟建筑中，中國占據了4棟；在建的最高100棟中中國占據了56棟。全國在建的600m以上的超高層項目：1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史空間結構空間結構是指結構的幾何構成呈三維狀態(tài)、不能拆分為平面子結構、且在荷載作用下具有三維受力特性并呈空間工作的結構，如平面網架、網殼以及懸索結構。20世紀80年代空間結構開始在一些電影院得到應用。這一階段的特點是跨度小、以局部大空間為主。20世紀90年代以來，我國空間結構主要以體育建筑為主。代表建筑：上海國際網球中心、八萬人體育場、虹口體育中心和浦東游泳中心。1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史空間結構2000以后的十年，中國成功舉辦了2008年北京奧運會和2010年上海世博會。這個時期我國空間結構的發(fā)展達到了新的頂峰。代表作品：奧運田徑運動主場館（鳥巢）、水立方、上海世博軸、世博主題館、國家大劇院、中國航海博物館、哈爾濱國際會展體育中心、上海鐵路南站、濟南奧林匹克中心和北京機場T3航站樓等。1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史空間結構十一五至十二五期間，隨著二三線城市的逐步崛起，掀起了機場、高鐵站房建設的風潮。2010年后建成及在建的空間結構：昆明長水機場、南京祿口機場二期、蘭州西站、寧波南站等。1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史空間結構回顧過去的三十年，空間結構在技術上的發(fā)展趨勢表現如下：尺度越來越大體型越來越復雜跨度由最初的30-50m到現在的200m甚至更大；建筑平面尺度達到了1000ｍ；由最初的鋼結構，甚至混凝土結構發(fā)展到鋁合金結構、索結構、膜結構；由最初的球面、柱面，發(fā)展到自由曲面等不規(guī)則外形；材料越來越輕最初只是抵抗地震、風、雪荷載，發(fā)展到抗爆、抗連續(xù)倒塌等要求越來越高1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史橋梁結構橋梁是為了跨域山谷、道路、水體或其他障礙物而建造的一種結構，提供跨越這些障礙的通路，是工程結構的重要組成部分之一。在建國初期，我國新建了許多現代橋梁，如武漢長江大橋、河南五陵衛(wèi)河、廣西柳州橋和福州烏龍江橋等。武漢長江大橋：使中國的南北鐵路網連接起來河南五陵衛(wèi)河橋：六十年代第一座預應力混凝土T型鋼構橋1.3現代工程結構1工程結構發(fā)展簡史橋梁結