土木工程專業(yè)英語翻譯(武漢理工大學出版社段兵廷主編)完整版

第一課土木工程學土木工程學作為最老的工程技術學科，是指規(guī)劃，設計，施工及對建筑環(huán)境的管理。此處的環(huán)境包括建筑符合科學規(guī)范的所有結構，從灌溉和排水系統(tǒng)到火箭發(fā)射設施。1782年，英國人JohnSmeaton及從事公共設施建設的工程師，盡管其包含的領域更為廣闊。領域土木工程師要對場地進行測繪，定位有用的布置，承包商和分包商，還要做些額外的監(jiān)督工作以確保工程能按時按質完成。貫穿任何給定項目，土木工程師都需要大量使用計算機。計算機用于設計工程中使用的多數元件（CAD）因為它使得工程師能有效地掌控所需的大量數據從而確定建造一項工程的最佳方法。結構工程學，以及水利工程學，維護河灘及其他濱水各種類型的圍堰,.巖土工程學響。環(huán)境工程學圍環(huán)境造成污染。交通工程學港。交通工程師應用技術知識及考慮經濟，政治和社會因素來設計每一個項目。他們的工作和城市規(guī)劃者十分相似，因為交通運輸系統(tǒng)的質量直接關系到社區(qū)的質量。渠道工程學建筑工程學社區(qū)和城市規(guī)劃們評估所需的設施，包括街道，公路,公共運輸系統(tǒng)，機場，港口，給排水和污水處理系統(tǒng)，公共建筑，公園,和娛樂及其他設施以保證社會,經濟和環(huán)境地協調發(fā)展..在這一專業(yè)領域的土木工程師精確測量地球表面以獲得可靠的其他的專門項目.還有兩個并不完全在土木工程范圍里面但對訓練相當重要的附加的專門項目是工程管理和工程教學。工程管理公司.工程教學.第二課建筑物與建筑學遮風避雨的建筑物的設計和其他功用的土木工程結構的設計的科學基礎原理是相同的這種必要的設置對公寓的進外,而鄉(xiāng)村的學校可能發(fā)展成為景觀的一個主要部分，即使兩者實現同樣的功能。。城市的在任何特殊的建筑物中所覆蓋的精確活動——廣泛到從工廠的一條裝配線到一個家庭的起居室——應該此外，一個結構需要很好地被建造。它應該有結構需要的和被選材料允許的耐久性。建筑學。石地比較短，并且支撐間距比較小。此外，石柱必須堅固，其高寬比極少超過10。在石類建筑中，木是一種纖維材料,相比其抵抗壓力的能力而言，它更易于抵抗拉力。木制梁可能相對比石制梁長，并且木制柱較細且可以廣泛地作一定間隔的排列.由于木的自然性質常形成寬大于高的水平筑物建筑過程的任何人一定曾注意到由細的廣泛地作一定間距排列的柱及每個樓板的長梁所組成.是一個柱的直徑一半）PetitTrianon它們的時代的理想的表達和熱望。歷史性建筑學的連續(xù)性式樣是他們的時代精神的化身。的部分.第三課建筑物的組成。以上的部分，而下部結構和基礎則是建筑物地面以下的部分。摩天大樓的出現得益于19世紀的兩大發(fā)展:鋼骨架結構和旅客升降機1885GustaveEiffel（1832-1932）1889覽會的塔和他為Galeriedes機械的設計表現了鋼結構的靈活性984（300401857年被ElishaOtis1889Eiffel2350個旅客到達頂點。承重框架。直到19世紀晚期，建筑物外墻被用作支承樓板的承重墻。這種結構本質上一種梁柱模型，并且仍然被用于房屋框架結構。承重墻結構由于需要巨大的墻厚而限制了建筑物的高度。例如，芝加哥建于198016的Monadnock5(1.5米1883,WilliamLeBaronJenney(1832-1907）1889年。由于骨架構造,磚石一直被用作幕墻材料，直到20世紀30年代,輕金屬和玻璃幕墻開始被使用。在鋼結構引入后,建筑物的高度持續(xù)快速地增加。在二次世界大戰(zhàn)前，所有的高層建筑都是采用鋼結構。戰(zhàn)后，鋼材的短缺和混凝土質量的改良導致鋼筋混凝土高層建筑的出現。芝加哥的Marina塔(1962）588（179），650(198EeroSaarinen196255）寬，相鄰柱的中心距為10產生這種趨向的一個理由。世界貿易大通常被用于提供側向穩(wěn)定性。外殼（窗）和不透明元素（墻）屋建筑，由于有火災的危險，它通常不用于商業(yè)，工業(yè)和公用建筑。樓板。建筑物中樓板的構造依賴于所使用的基本結構框架。在鋼結構中，樓板或是擱置在1218375.5），最常用的結構是無梁的實心混凝土板。的波紋當由另一塊金屬板蓋上時，可以形成電話線和電線通道。機械和電力系統(tǒng)），還包括筑面積的2540％攜帶來自中央風扇室和空氣調節(jié)機的新鮮空氣。懸吊在上部樓板結構下面的天花板，隱。舉例地基與基礎如土的類型，土壤的層理，土層的厚度和它的。土壤很少有一個單一的成分。它們通常是不同厚度土層的混合物。為上,較大顆粒土的負載能力將會強于較小的一些。最硬的巖石可以高達每平方英尺100噸（每平方976.5負載0.25噸(2.44土的天然壓實重，就是說，它很容易被壓擠出。由于壓實和流動效應，建筑物趨向于沉降。例如比薩和博洛尼?的斜塔，不均勻沉降能產100年以來，那里地下水水位的變化已經使一些建筑物沉降超10(3）。由于這種運動能發(fā)生在施工工程中和其后，仔細分析在建筑物下土的行為顯得非常重要。土的巨大的可變性導致基礎問題多樣的解決方法。在地表附近存在堅硬土時，最簡單的解決方法是把柱放置在一個小的混凝土板上（擴展基底）個較大的面積上，在這種情況下，則在整個建筑物底下采用連續(xù)的混凝土板筏或席）。地表附近（方向）20世紀內得到發(fā)展。美國KarlTerzaghi隱而昂貴第四課高層建筑大體上建筑施工工藝學方面已經有許多進步,在超高層的設計和施工上已經取得了驚人的成就。50100更大高度的要求增加了梁柱的尺寸以使建筑物剛性更強充分利用整個建筑物固有潛在的勁性，因而不需要額外加勁以限制側傾。中的曲線AB則表現框架受到所有橫向荷鋼結構體系。因為一些類型的結構改革，鋼高層建筑物得到了發(fā)展.此改革被用于辦公大樓和公寓的建造。（1974)?？蚣芡搀w43110對角柱桁架支撐筒體40組合筒體（束筒）110有9性的結構觀念。西爾斯塔高1450英尺(442m）,是世界上最高的建筑。薄殼筒體系。筒結構體系的發(fā)展提高了高層建筑抵抗側向力（風和地震作用）和飄移（建（和54層樓高的匹茲堡的梅隆銀行中心。混凝土體系。雖然采用鋼結構建造的高層建筑開始很早，但是鋼筋混凝土高層建筑的快速發(fā)展在辦公大樓和公寓方面對鋼結構體系產生了很大的挑戰(zhàn)?？蚣芡搀w。由上面討論到的，高層建筑最早的框架筒體概念應用于43層樓高的德威特栗木公寓。在這一建筑物中，外柱以中心距為5。5英尺（168米)的間隔排列，內柱則用于支撐8英寸厚的混凝土平板.筒中筒。另一個用于辦公大樓的鋼筋混凝土結構體系是將內部框架筒體與傳統(tǒng)的剪力墻工這種被稱為筒中筒的體系使設計目前世界上最高英尺或218米），35(52）成為可能。結合混凝土和鋼的體系也得到發(fā)展Skidmore，Owings和Merrill和鋼結構體系的優(yōu)點。在新奧爾良的一個52層樓高的殼廣場建筑便是以這一體系為基礎。第五課環(huán)境工程其他污染。環(huán)境工程的實踐被劃水質處理2070.物理化學方法用于除去廢棄河川中的固體化。。通常，建造一整套全新的分開衛(wèi)生廢污的管道價格太在生物方法處理后，化學制粒狀的活性碳或膜被，所以這種更高水平的處用。重復使用這種方法已經變得相當廢水固體物質處理重金屬必須在源點被除去。垃圾處理.在陸地上的廢物和垃圾的不加選擇的傾卸已經引起嚴重的污染問題。垃圾處理可以來自熱反應堆以及廢水處理廠焚燒固體廢物的火爐的空氣發(fā)生發(fā)射系統(tǒng)必須設計成能防止化學品和微粒子有害廢物處理空氣脫膜或粒狀活性碳吸附作用除去污染物。經凈化后的水再回注入蓄水層，這個工程則需要數年才能空氣污染控制柴油驅動的卡車和不受限制的汽油機使環(huán)境中廢煙增加.,1987每年有磅（公斤）的有毒化學品被釋放到空氣在了東北部和加拿大的森林和湖泊上。例如多樣性火爐，流化床反應堆以及究竟久經),但是代價昂貴，并且過程緩慢。飲用管理.安全高質量的飲用水的可用性是現代文明中一個重要的要素。源點其他的飲用水源是自然湖泊和水庫。它們往往優(yōu)于河水，并且它們可作多重用途，如給排水和水力電氣的動力。這些湖泊的部分區(qū)域的受限制的娛樂使用是很尋常的。地下的蓄水層是一個飲水的通常源點，并且其質量相當高，除了那些化學污染已經發(fā)生的地方。在世界的一些地區(qū)，蓄水層能被開墾的地表水回灌.在世界許多地區(qū)的一個嚴重的問題是在低降水和降雪期間純凈飲水的短缺。一場大規(guī)模旱災發(fā)生在1989質量可以通過明智的控制地表水沿岸的使用來實現供給水的凈化與分水嶺的規(guī)劃和控制一樣重要。在源點質量相當好的地方，化學消毒，凝2080。其他方面。環(huán)境工程學可以用于區(qū)域性問題的解決。變得富營養(yǎng)化和藻類繁盛的池塘和湖泊不能被用于娛樂，并且這水如果被用于飲用可能是有害的。海港處水的無差別的處理和隨之發(fā)生第六課：取暖,通風,和空調13火爐在公元前600年在中國出現并使用。它比壁爐更節(jié)省熱量。火爐從俄羅斯傳到德國和歐洲174418Lacedaemonians發(fā)明，并且第一個使用到加熱樓板中。在城市Ephesus中的大神殿被認為使用褐煤作為燃料，將暖氣通過氣孔導入地板中。雖然希臘人認識到集中取暖的優(yōu)點，但是羅馬人才稱得上古代最偉大的供暖技師。他們發(fā)明了獨特的火坑供暖系統(tǒng)。地板提升了底座，熱氣從熔爐中被導入地板下面空間。暖氣通過埋在墻里的中空的赤陶導管。這一系統(tǒng)在整個歐洲都可以找到，可見當時羅馬文化的繁榮.在意大利，火坑供暖裝置僅僅應用于浴室內。在涼爽的地方如英國，則不僅僅應用于浴室，也用于起居室，和有時需要取暖的一些房間里。1500年后，舒適的羅馬的火坑供暖系統(tǒng)被重新發(fā)現并用于現代城市。1819蒸汽表面非常燙，導致在空中有烘烤似的作用,常常伴有燃燒殘骸一般的異味，而用熱水的優(yōu)點在于有一個比較低的表面溫度和比蒸汽更溫和一般的影響。它在1830年被接受.1831年，英格蘭人JocobPerkins大概直到19世紀才產生對封閉空間采取某種形式誘導通風的需要。那時所建的集會禮堂，劇院,教堂要容納數百甚至數千人.在工業(yè)中，一些改良蒸汽的氣壓在汽油燈工作間的磨坊中作為動力，來抵消那些增大的卻作廢的比例。1837年的倫敦NewHouses1618一直沒有找到一種方便的動力供給，直到無所不在的電流的出現。到17“空調"這一專業(yè)名詞的出現歸功于StuartCramer，他在19071911WillisCarrier具有科學基礎的空調誕生了。1920191990Belin—Charlottenburg大學和其它的一些部門擔任。戰(zhàn)爭過后第七課橋梁橋梁是跨越如河流、山谷這樣障礙的一種建筑，從而提供交通便利,到目前為止，大部分橋梁都是公路橋或鐵路橋.大量的高架橋于19世紀在歐洲建成，目的是保持其運河中船舶的航行。最小的一座橋在紐約市的肯尼迪機場，它主要是把滑行飛機拖到跑道上服務的.其上覆一些木枝或草墊以方便行走。處于熱帶地區(qū)的印度、非洲、和南美洲纖維藤被用來建成懸索橋，這些藤被系在小河或山谷兩邊的樹上或巖石上。一根或更多的藤被踩在上面行走，其它的則排列在膏腴幾英尺的地方,用作手扶用。雖然藤索橋通常不穩(wěn)定。但有很多用incas建成藤索橋有足夠的堅固和穩(wěn)定性，被用于西班牙士兵和它們馬匹的通行.Dartmoor英格蘭仍然可見，不過它們都建于中世紀甚至更晚。早在公元前４０００年的Ｍesopotamia泛地用于橋梁結構。它一直被廣泛地使用直到19這里有4類基本結構可以用作水面上的或障礙物上的橋：剛架橋、懸臂橋、拱橋、和懸索橋體系。載力太弱，他將會破壞。常懸臂梁中間間隙是閉合的既是剛架橋。如此卻使懸臂糧延伸了跨度。遞壓力的特性結合在一起。這種材料在其它的基本橋梁結構中卻毫無用處。八課:橋的設計與構造））4（）美觀和和諧性。在一定范圍的跨度內,每種結構的都有最大的作用和經濟.如下表所示：橋的類型最佳跨度英尺米梁橋2010006。1到304.8剛架橋8030024.4到91。4拱橋200100061.0到304。8桁架橋200140061.0到426.7懸臂橋5001800152.4到548.6懸索橋1000500030481524.0上表表明了許多類型的適用性有相當多的重疊。在一些實例中,在不同的初步設計中，用來比較不同類型的橋結構是為了在最后有最好的選擇。拿Varian—Narrows大橋來說，設計者使用了七種不同的合金鋼，其中之一的合金的屈服強度為50000（3115kg/c250000（17577kg/c㎡）8000(562.5kg/c且其加強了鋼絲繩的抗拉強度，其強度達到250000（17577kg/c橋梁的其它使用材料還鋁合金和木材：現在的鋁合金的屈服強度超過了40000每平方英寸（2818kg/c㎡把木材碾成細長的薄片然后用膠水粘在一起而做成的梁是自然木材強度的二倍例如用南部松樹而膠結的梁能承受的工作應力達到了3000英鎊每英寸。9 kg/c㎡）。和積冰積雪荷載。雖然隨時在橋面上移動的機動車的總重量相當于靜荷載和動荷載來說是一個很少的部風在橋上的施加的里即直接敲打橋結構又間接的敲打在橋面上的通行的車輛。如果出現空氣彈性振動,在這種情況下的TacomaNarrows加速度和變形都可以進行精確測量。橋模這時可以承受同樣比例的荷載和動力條件來分析橋的變化。風洞試驗也可以確保不再發(fā)生TacomaNarrows土而成為基礎。一根預制空心樁浮運到做成承臺樁的那一點，然后從空心樁套內灌入混泥土。機或卷揚機把該部分精確吊到大橋的建設部位。和吊車可以完成著儀沉重物在結構上的操作。永久性的支撐，直到它進入安裝的另一個支撐。直升法主要用于輕質小跨度的公路橋。每一個預制橋單元被垂直懸起并旋轉到橋梁支撐點上.當公路的鋪裝，標志,燈光，護欄和附屬設施完成后,橋梁就準備投入使用了.第九課海港和海上工程何弱點或缺點，而卻防止它們。將導致居民區(qū)的洪災時常發(fā)生。洪能力。水力模型.海邊土建工程的計劃取決于運輸，圍海造陸，河道管理是否促進發(fā)展技術模型的研究，曾經認為科技是不必要的，這些研究表明必不可少的第一步是對任何港口或沿海地區(qū)進行再開被發(fā)展以海浪和潮汐為動力用來生產。蘇格蘭的ClydeEstuary1450三年潮汐的影響使海港的數據圖表也隨著更改，如果在時間為三周的試驗中對模型的研究，那么任何其他的潮流在非預期內的沖刷或淤泥可能被查出來。這種價值關系對改變位置的防堤提供保護同樣可以被研究.利用波浪生成設備,發(fā)現次要的或不利的影響。在受保護的區(qū)域，波浪因帶來混亂而不受歡迎，這是可以預料甚至還是搶先的。天然港口和人造港口：GiouvannidaVerrazano稱紐約是庇護船只“最滿意的地方”，像進口，港灣，出可能需要先進出口。海港的主要工作遠古時代，從事海港的工作是改善改進天然海港和人造港口的結構。還沒有確定性的證據記載第一座人造海港構造的日期和地點，但是人們都知道,公元前13世紀PhoenciansSidonTyre所看到的Mediterranean夠適于遠航輪船的定錨。AsiaMinorAegean陸地上的港口如Ephesus,PrienceMiletus今都消失了，每一種這樣的情景都破壞了美麗如畫的Meander河（現在叫Menderes河），這對于那些努力在河流出海處相鄰的高地上創(chuàng)建新的陸地的人們來說不失為一件愜意的事情。在朝向Cyprus廣闊的海岸得以產生和存在。也被保存下來。他們最開始考慮的是為了給那些脆弱的船提供保護，使其不受氣候影響.但更重要的作用是那些建筑物的貢獻，如防波堤，通道及維護結構。大量的廉價勞動力和用天然石材為主要材料。用這種方法建成之后看起來如同更快來低價的現代建筑。20而是要注意避免強加于子孫后代也許因為堅固耐用反而變成負擔的結構.現代在過渡耐用和脆弱危險的材料用于那些等級非凡的古老海事建筑，他們強調增加美化，如雕像和凱旋門。橫切技術的實踐包括在隧道和防護堤中的羅馬半圓式半圓拱和分布在那些允許海水進出的以第十課 大壩的湖泊。和E壩用于寬的河流上建一座大壩需要足夠多的材料.選擇M或E它們的成本必須盡可能地節(jié)約?；A中的薄的分離或間隔地區(qū)的特性。存在的地下水對大壩的建筑材料的有害的化學溶解必須評壓力計算有特殊的用途。各種材料都將被用于模型試驗中，在Hoover大壩的一些早期試驗，常利用橡膠，這需要在復雜模型中準確復制應力樣本，模型要符合使用低彈型材料。材料問題大壩的兩種基本材料：混凝土和泥域填石在大壩的正確設計中都有一個弱點需要被克服.要收縮。因為大量混凝土用于大壩上，收縮而出現嚴重裂縫的危險。////混合或用循環(huán)水通過埋入混凝土中的導管而用利用直空抽1968年，在HonShu的ToKachi93Tang—eSdegman大壩和南非的HendriKVerwoerd第11課 高速公路工程20計通常在一個更佳的選址確定下來之后才開始.）了。資金方面的考慮決定了一項工程是一次性實施還是是否必須分階段建設,每階段建設等資金到位后才開始。在決定最經濟的實施方案時，工程師通過分析它的盈利性來定奪的。高速公路，街道（考慮）盈利性的三個優(yōu)先順序（依次)為：使用者，所有權上（最）鄰近的所有者，大眾。（沿線）的公共設施，（諸如）水管和下水道的使用情況。環(huán)境價值環(huán)境因素在高速公路建設中正被越來越重視，也突現出越來越高的重要性。由于環(huán)境問題導致工程被擱置甚至取消的事例，不勝枚舉。環(huán)境方面的研究或調查涉及許多因素，包括噪聲的產生,空氣污染，對橫貫地區(qū)的擾亂,對現有房屋以及可能的預備路線的破壞?？赏ㄐ械缆返墨@得題（方面）的利益后再（開始）建貫通首要區(qū)域的高速公路.主要問題包括以下幾點:（1）是否為保護城市的自然風光而改城市的一些部分是否因為這個提議選址而被獨立開來?細節(jié)設計包括地下地表的工作。土質研究加快了許多其他高速公路工程的計算。大功率,（具有）高度靈活性的土方機械已被研發(fā)出來用于快速。經濟的(工程)操作的實現.路面相當大的厚度。排水結構高速公路工程的許多部分是計劃和建設用于高速公路或街道排水設備的,以及使得小溪穿過高速公路的可通行段。排水系統(tǒng)，（來實現表面排水）（城市）街道銜接，設計寸才被計算出來.開放式管道在計算預期流量是要考慮的因素包括尺寸.長度.開口形狀，管壁粗糙程度，入口和下游溝渠末端的形狀，入口處允許的最大水位高度以及出口處水位。休息設施（屬于）國家系統(tǒng)的州于森林覆蓋區(qū)以便（行人）又很少停車休息的司機的歡迎。噪聲屏障音柵欄能減少全部噪聲量的超過50％。建設工作盡管前期要做大量的工程和計劃，但實際工程通常是建造高速公路以及街道改造中耗資最大的部分。立桿定線根據一份基于細節(jié)計劃準備和規(guī)范的授權建設合同，工程師來到工地現場布置工程。作為立桿定線的一部分，（工程師)要指出土方工程量，排水溝結構的位置，并建立剖面圖。壓實（路基）（配些工程。有一種振蕩頻率高達3400/材料.維護和操作程的重要組成部分。第12課交通管制交通管制是一項旨在給在街道和高速公路上做復雜運動的汽車?？ㄜ嚒０褪恳约靶腥藥碇刃蚝驮诟鱾€國家中，人們對乘坐汽車出行的信賴度的增加強化了改善高速公路運輸的需.人口向城區(qū)流動，在城市上班 這一變化決定著設計交通容量。另,對環(huán)境質量越來越多的關注強.（3）交通管制設備諸如招牌，信號燈，標記實物上的改善，諸如交通渠化和十字路口再設計。交通路線交通路線設計中最重要的一步是決定城市中每條街道的主要用途。這個決定將更進一步立體交叉。5%并且控制半數交通量。單行道系統(tǒng)被廣泛用于緩解市中心的交通阻塞.這些系統(tǒng)也用于克服鄰近空間交通信號的時間問特區(qū)在城市的多個主要街道都采用了該系統(tǒng)。是可逆的。洛杉機和芝加哥將該實踐用于他們的一些最繁忙的交通干道上。在許多城市里的商用卡車行駛在以重型交通工具標準為依據設計的道路上。好的卡車道路可以幫助卡車避免來自其他交通工具的不必要的干擾。非商用交通工具允許使用卡車道，除非在一些特殊情況下高速公路線被設計成僅供卡車使用.以通過信號可改變的或永久性標志或交警來控制。為而并非由該類標志本身的保護能力所帶來的。歐洲更普遍使用，在歐洲許多國家的鄉(xiāng)村高速公路通常沒有限制最高時速。"叫做“在高速公路沿途作記號”設計者需要仔細考慮路標的顏色，象征意義，以及不同標志的形狀。這些國際慣例將導致其在美國使用時具有更大的象征意義。諸如道路中心線以及道路邊界線的步行標志會十分有利于指導司機行駛在他所期望的路上或是轉作為一種從現存道路里走出來的方法正被大量使用。實物設備的改善大部分實物設備的改善，諸如道路渠化和交互式立體交叉再設計從根本上提高了現市中心的步行街設計正在越來越多地利用超市設計中的一些技術.商業(yè)街通常在商業(yè)比較發(fā)達的街道發(fā)展起來并行人通行，但在緊急情況下可供交通工具行駛.商業(yè)街周邊通常要有停車點,例如Fresno,Pomona，Calif以及Kalamazoo,Mich.絲安，密蘇里州以及華盛頓特區(qū)。開，明尼阿波利斯和倫敦創(chuàng)建了擴展行人天橋和第二道人行道。第13課 地下空間的利用下空間的利用，作為本章要描述的內容，將提供針對這些趨勢的解決辦法.通過將特殊器材設備置于地下，城市地表可被更有效地利用，這樣就可釋放出空間供農業(yè)和娛樂使用。類似的，在陡峭的山坡上使用階地掩土住宅會有助于在多山地區(qū)保護寶貴的可耕平地。利用地下空間也可以提高人們在人口高密集去的居住舒適度,改善生活質量。還是農村都需要提高運輸，實用以及娛樂服務。世界上許多城市的交通堵塞問題已經處在滿足人類及周邊地帶上的建筑的基礎上想要解決這一難題是十分困難的。地層以下，觸及更難以讓人接受或是更敏感的區(qū)域。這些趨勢同樣導致針對能源繁衍存貯系統(tǒng)以及用于處理危險廢料（國家高速運輸體系。所有這些發(fā)展均涉及地下工程。用地壓力居住。這些大方大部分是沙漠山區(qū)，或是極度嚴寒地帶等人類不易居住區(qū).以中國為例,平均人口密度大概是每平方公里100102000年，世界人口的70%將居住在城市。8090％的人口居住在海邊平原經濟發(fā)展集中（高達50萬美圓/平米）12貴以至于用于購買土地的花費可能會占到工程總花費的95％。土地使用壓力和由于高土地使用價格帶來的相關經濟影響使得對地下空間的潛在利用的研究無法承擔或是很勉強承擔的奢侈浪費.地下空間規(guī)劃發(fā)展。地下空間具有如此特征導致要做一個好的規(guī)則需要特別注意一些問題1。 一旦開始地下開挖，土地將被永久改變。地下建筑不象表面建筑那樣容易拆掉。2。 開挖一片地下空間需要一大片土地作為開挖加固區(qū)。3。 土地的地理構成極大地影響了地下設施的種類，形式以及開銷。但現有關于地建筑的知識僅有很有限的內容與此相關，因此需要查閱鉆探資料和以前的記.4。 大型地下工程需要大量調,涉及更大的建造問題，工期拖延以及預算超支等險。5。 傳統(tǒng)規(guī)則技術主要側重于對于城市地形區(qū)域的二維描述。這基本上僅適合地表上部結構但并不適合建造在處于復雜三維地理環(huán)境中的地下結構用同一種模式來描述這種三維信息并立刻反映到規(guī)則評估中是件非常困難的事(Ginza線）是在現存地表層設施下作為一個影子工程線路深)KeiyoJR40m。一條從MarunouchiShinjuku50m70m25m（例如日本的新干線子彈頭列車或是法國的TGV直的隊列以及平坦性。如果地下空間不是此類用途，那么城市下面將會產生非常無效率的布局。環(huán)境利益問題：日益增長的能源消費量相對于滿足將來需求的有限礦物燃料的貯備由于燃燒礦物燃料對全球氣候帶來的影響3。 工業(yè)副產品對環(huán)境的污染4. 對于工業(yè)生產及軍事演習產生的危險廢物的安全處置和環(huán)境的惡化程度成比例。礦物燃料的消耗。將來地下空間的發(fā)展計者已提出對大范圍地下結構甚至從整個城市的角度綜合考核，將是非常有用的.9019904當展望將來城市建設時，地下建筑會成為主要因素——這是建筑師PaoloSoleri30其他孤立環(huán)境為基礎創(chuàng)建的第14課 如何開挖隧道形式。通常會選擇圓形或近似的圓形.在非常堅硬的巖石中，通常采用鉆機和爆破開挖.在軟弱到中硬巖石，采用隧道挖掘機是典型的開挖方式。在軟弱土層，通常采用盾構和擠壓軟弱土質的方式向前推進.在所有巖石或土層的開水下隧道的方法是將深管放入河底或水中其他位置的已開挖的深溝中。硬巖隧道穿過硬巖石短隧道僅從入口開挖，但是較長的隧道通常是從一個或幾個地方同時開挖。有些長導洞不僅是通道的附屬設施也是運土,通風，排水的通路。）在上部鉆孔的同時在下部運土。隨著隧道開挖方法的改善和機械化，以前僅用于小型隧道的全面施工方法，也開始普遍用于修建大型隧道。這種改變部分原因是隧道鉆車-—一種裝有大量巖石鉆頭的可移動平臺的引進。利用這種設備,一大片隧洞面可同時鉆探。全面施工法已變成最普遍最迅速的開挖隧道方法。軟土層隧道有一些隧道是全部或絕大部分穿越軟土層.在很軟的土層中很少甚至不需要爆破，因為土質非常容易開挖。5來。當桿的末端伸到后,再添加新的木材，伸梁被插入土中供隧道下一節(jié)使用。中，足夠的空氣壓力來維持坑道表面的堅固直至木材或其他支撐設施樹起來。水下隧道所需空氣壓力隨隧道距離表層的距離增加而增加。1000磅/(4880公斤/平方米個阻力推動盾構向前，它能在盾構外側提供每平方尺5000（24，5001955年用于紐約市林肯隧道第三段的盾構長18531.5632(81。2cm),在其后制作一個32英寸的支撐環(huán)。7（2m）長，32（81cm）寬，14(35.5cm）1.5噸。這些段由14個小片段環(huán)熔合在一起.這種熔合的加緊先由手工后由機器完成。一旦它們就位，這些片段被旱在一起以保證永久性防水。水下隧道安大略省的底特律和Windsor1906—1910方法建成的主要運輸隧道是Posey1928Alameda西思科的Transbay隧道。柱狀隧道段通常位于向河岸的場地并由鋼鐵制成。每段大約300（90m)長，28485-146m）的半徑。在每一段末端的開口處后面是用鋼制擋水墻封口，管子準備成發(fā)射船的樣式。節(jié)段一旦放入水中，將使用混凝土壓載直到達到最小浮力。然后這個節(jié)段被拖到隧道指定位置。在每一個節(jié)段就位之前，挖泥船和水下挖掘機會為隧道挖出一個合適深度的壕溝。當這個管段被精確地放到它最終就位的位置時，灌漿直至它沉到合適的溝槽里。隧道的所有分段以同樣方式運輸和下沉就位。連接處再用混凝土焊在一起以增強段與段之間的防水性。當所有的段被就位并連接好后，上面再填土以給予其穩(wěn)定性和保護。從這個意義上講，水下管道技術是老式挖填土方法在水下的應用。當施工結束時,工作人員從隧道每一節(jié)末端進入并在進入管道中心時推掉擋水墻。然后再用混凝土做管道內襯以獲得更好的外形和更大的安全性。隨后貼瓷磚，做風道襯里，安電線,水泵，管道等第15課土力學歷史18）之前，以.1857一個顯著的進步是德國工程師卡爾泰沙基在19251925Erdbaumechanik（“關于地基材料，人行道下的天然基礎的研究始于1920年美國公共道路局。他們做了一些關于人行19331936的世界會議在哈佛舉行。今天，市政工程極大地依賴于實驗的大量數據來鞏固經驗以及與之相關的新的問題來建立解決方來代替這種現場實驗的趨向，并且許多重要的性質都是由這種方法得到的。土的工程性質決定土的工程適用性的性質包括：內摩擦力，內聚力，壓縮性，彈性,滲透性以及毛細性。中幾乎不存在。內聚力值從干砂土的02000因為可以通過碾壓,夯實，振搗或其他方法壓實土以增大其密度和提高其承載強度，所以可壓縮性是土的一個重要特性。上面交通的作用下壓縮延展導致地基沉陷。毛細性導致自由水延土中孔隙上升到正常水平面以上.在多數土中都存在毛細性所需要的許多管道；在粘土中，水汽可在毛細作用下上升達30英尺。下產生的壓縮或是土粒擠壓在一起而發(fā)生的；這一性質也可以測量出?；乜碧胶脚恼掌廊罩?，開挖情況等信息都是很有價值的。地理勘測方法修正出有用的數據。電阻測所需要的表層信息只能通過開掘來獲得。探針插入土中以顯示穿透阻力。水槍或是麻花鉆機用來將多種鉆探方法用于從地下獲取土條。地塹或是坑可以提供淺層土質更完整的信息。如果遇到堅硬的避免取樣對結構擾動的影響對一些實驗不是很嚴格但是對原位密度以及剪切強度的測量影響很大。完整和精確的記錄例如鉆孔記錄必須準備好保管好并且樣品自身也必須保管好供將來校對時用第十六課 基礎foundation”這個單詞或者是指土地本身，或物作用的荷載量。載從上部結構傳入到地下。這些將荷載從上部結構傳到地下的部分叫做下部結構。（圖1)圖1（a）（b)結構由樁基礎支撐。樁這樣安裝以便樁端最終插入到土中并且全部由土體提供支撐，否則，它們也許安裝使樁尖插入到巖石里?；A.獨立基礎或擴展基礎被用作將來自柱或墻的荷載擴散到下面的土體或巖石。一般說來，基礎圖2）圖2：基礎類型。（a)柱基礎.（b）聯合基礎，矩形或者梯形.（c）懸臂基礎.（d）墻基土墻必須設計成這樣才不會傾覆，在冰凍敏感地區(qū)，基礎必須置于冰凍線下。筏式基礎平板基礎特殊問題的土下沉。結構以阻止它們向上漂浮。統(tǒng)時，墻后的水壓力就會減少。墻基支撐靠在已存基礎附近或下面挖坑來實現?？虞^小，一般0.9米寬，1。兩米長。隨著開挖的進行，水平板被置于基坑上，以阻止墻下沉和被支撐結構的破壞。當到達新的承壓層時模板被安置在基坑里，從新的承壓層向舊的基礎底部澆灌76毫米厚的混凝土。在新澆得混凝土硬化后靠砂，水泥和少量水的混合物壓緊76第十七課 結構工程結構工程是土木工程的一個專業(yè)分枝，土木工程涉及到公路，橋梁，大壩和公共事業(yè)線等工程的設計，施工和建筑物施工控制。和在估計的費用內完成。計劃施工.工程的快速施工要求當需要時有穩(wěn)定的材料，設備和勞動力供應。結構工程主要對購買全部制作。供貨商的制作過程。工作以確保它符合計劃和規(guī)范。壓縮空氣，水，電力系統(tǒng)分配的結構特性的設計。控制工程的某個特性很容易影響整個工作，那么通常要增加設備或人員以加快工作。是單個項目費用。土方開挖或混凝土施工以體積作為典型的計價單位，結構用鋼用噸作為計價單位。任何時候累積的項目費用除以累積的工作過程就是任何項目的實際單位費用。缺乏材料或安排布置耽擱了。在這種情況下，分析生產能力時，時間研究是無價的。瀝青鋪設和電力及機械設備安裝。這些領域應用到不同的工程如建筑，大壩，機場的施工方法一般場址準備。這包括除去和清理所有表面結構和擬建建筑物場地的生長物。推土機用在小型結構和樹木的情況下,大型結構必須被拆除.挖填土填土完成后,通常要壓緊以阻止隨后的下沉.通?？慨敱欢ㄎ粫r由拖拉機拖著的羊腳，格子，充氣橡膠，振動的滾筒完成壓密工作。手工控制,汽油驅動的前膛被用來壓實沒有空間給滾筒操作的結構物附近。地基處理鋼材組裝混凝土結構土定位期間，靠外部支撐和內部結點結合在一起.模板和結點被設計成能支撐臨時的流動混凝土的壓力。囪.混凝土通常由兩種途徑獲得：如果工作點距混凝土攪拌站不遠，就用攪拌車從商品混凝土廠運過來，否則就在現場澆筑.現場生產混凝土需要安裝攪拌機，獲取水泥和骨料，操作攪拌機，骨料在工作點或附近生產。這就需要空曠的采石場和安裝處理設備如壓碎機和篩子.土泵泵送上來。泥平衡。凝土，抹平表面，切除收縮節(jié)點，作用一種補強混合物。鋪設瀝青。這是壓碎了的集料和瀝青粘合劑的混合物。它也許分別鋪設在路基中或在攪拌車上攪拌然后立即在路基中展開。接著路面被滾筒壓實.第十八課 建筑材料那么在移去荷載后變形存在，重復加載和卸載最終增加變形到結構失去作用。所有用在建筑結構里的材料如石材，磚，木材，鋁材，鋼筋混凝土和塑料在一定范圍內的荷載作用下表現彈性。如果加建筑材料的又一個重要特性是它的剛度。這個特性由彈性模量決.應(每單位面積上的力）與應變（每單位長度上的變形）的比率就是彈性模量。彈性模量就是描述材料在荷載作用下的變能力。對于兩種有相同面積且荷載相同的材料。彈性模量大的材料變形小。結構用鋼的彈性模量是 磅每平方英寸或千克每平方厘,是鋁的3倍混凝土的10倍木材的15倍.砌體481(147砌體本質上是一種受壓材料，它不能承受拉力，砌體最終強度取決于砌塊和泥漿。最后強度在1000至4000磅每英寸（70至280千克每平方厘米）范圍內變化,取決于砌塊和泥漿粘結情況。木材6002050008000560）范圍內。硬木最初用作細木家具和內部裝飾如地板。的金屬連接件，但是很難設計出順紋方向的抗剪強度或抗拉強度關系不大的構件。鋼材接。碳素鋼易遭受氧化銹蝕因此必須靠噴漆或插入到混凝土中來避免與空氣接觸。超過鋼材很快失去了強度，因此必須套一個耐火材料（250000磅(17500鋁.當輕質,高強和抗銹蝕都成為重要因素時，鋁就成了一種特別有用的建筑材料。因為純鋁是極其軟和延性的，所以，合金成分,如錳，硅，鋅和銅必須加進去增加結構所需強度。結構用的鋁合金表現彈性。它們的彈性模量是鋼材的1/3，因此在同樣荷載作用下變形是鋼材的3倍。每單位鋁合金重量是鋼的1/32000060000平方英寸（14004200平方厘米）之間?；炷?/4體積的砂和石料和1/4體積的水泥漿?；炷恋奈锢硖匦詫旌衔锍煞值淖兓苊舾?，因此必須根據強度或5天.混凝土強度隨時間增混凝土在荷載作用下是彈性變形。雖然它的彈性模量是鋼的1/10，但是變形卻一樣,因為它的強度也只有鋼的1/10?；炷帘举|上是一種抗壓材料,它的抗拉強度可以忽略不計。鋼筋混凝土25（0.64厘米）。257）Monnier18686000平方英寸（420/平方厘米），但是鋼筋混凝土的極限抗拉強度超過10000(700/平方厘米）是有可能的。塑料60000/(4200千克7000至12000磅/490至840千克/平方厘米）范圍內。第十九課 結構分析一般說來,結構分析首先是檢查結構的整體穩(wěn)定性。這包括確定結構的支撐反力。如果支撐足以承擔力，它們反作用給結構等值反向的力。如果電腦計算表明結構的反應平衡了荷載（震力）地震運動作用在建筑物地表下的基礎上并且被認為是隨機荷載。必須考慮非線性動力行為。構是穩(wěn)定的，這些必須平衡。2）于零；（3)關于任何一條垂直于平面的軸的矩之和為零。1a圖1b中的結構沒有反力去平衡水平荷載，圖1c沒有承擔力矩的力。不滿足平衡定律。它們都是不穩(wěn)定的.況一組力產生的總的彎矩，剪力，應力和變形，等于荷載單獨作用下產生效應的總合。圖1：作用了力系統(tǒng)的結構。b），（c）圓形表示可動鉸支座。超靜定結構定的。例如，如果圖的剛架柱固定在基礎de62（b）所示。結構62（c）零.因此，反彎點相當于鉸接接點。2a）構件配置。力在d，e點對應的水平反力是和，垂直犯力是和,彎矩是和。（c）變形。反彎點或者說是彎曲改變點是f，g。如果它們在梁和柱中的位置假設如圖2）3）圖3：圖上表示建筑物框架用認為反彎點在柱和梁中點的近似方法計算風載下的應力。近似方法.多層框架中計算風載應力的門架式解法假設：柱和梁的中點存在反彎點，每根內柱承受的剪力是每根外柱承受的剪力的兩倍。這樣就使結構變成靜定的。Witner—百分數法，因素法和C計算機分析。電子計算機的出現引進了結構分析方法：柔度法或力法和剛度法或位移法。這兩種方法考慮結構的行為在材料線彈性范圍內,并且應用在超靜定結構里。滿足變形協調要求，必須同時解n個線形方程。這里的n就是結構系統(tǒng)多余未知力的數目。在受荷結構里，一個方程就由一個變形條件決定。必須計算n+1個荷載條件下的位移，一個方程是為施加的荷載，n法都計算只有n兩種解法的對比指出每種解法都包含矩陣轉化。在柔度法里矩陣是n×n個多余未知量。這種方法比剛度法需要更多的矩陣。在剛度法里,n就是結點可能的線位移和角位移量。選擇應用任何更好的方法取決于被轉換矩陣的大小。非線性行為和作用在結構上的荷載變化產生的非線性幾何變形。第二十課 結構設計5工程要求采用市政，縣，州的建筑規(guī)范，提供了設計所需活載（（結構和已知永久性設備）。/1000（梁長的1/10001/240以避免人的擔憂（保持在可感知的變動范圍內（建筑物高度的1/500）里，把在有風的日子里上面樓層的人移動的不舒服降到最小。構件尺寸在寸和跨度也影響不同框架方案的適用性。選擇材料結構方案。在一個實際方案里，結構構件承擔很多力，包括拉，壓，彎，剪和扭.然而所選擇的方案將會影響這些力產生的概率,也會影響材料選擇過程?？估瓨嫾褍啥说墓斑B接起來，阻止他們拉開.當荷載不是作用在構件軸線上時，抗壓構件顯著地被削弱。所以，必須認真考慮移動，變化和不平衡的荷載.處。降到最小并且能索連索地建造起來。結構分析最終設計（算工作荷載下的安全性。一般方法是可行的，依據所使用的材料類型做出選擇。向支撐就會被限制。就認為構件是令人滿意的。第二十一課 計算機輔助繪圖和設計CADCAD.CADD更好的描述了目前的技術，因為很多軟CADD是設計過程。CAD/繪圖員使用計算機系統(tǒng)和合適的軟件能：設計零件，結構或所需要的任何產品；不必重新繪畫一個設計圖去修改設計，從計算機圖庫中調用圖塊或圖紙；自動復制經常使用的樣式；生產進度表和分析；幾分鐘內完成圖樣和繪圖元素的硬拷