土木工程專業(yè)英語翻譯 廷主編

第一課土木工程學(xué)一1土木工程學(xué)作為最老的工程技術(shù)學(xué)科，是指規(guī)劃，設(shè)計(jì)，施工及對(duì)建筑環(huán)境的管理。此處的環(huán)境包括建筑符合科學(xué)規(guī)范的全部結(jié)構(gòu)，從澆灌和排水系統(tǒng)到火箭放射設(shè)施。一2土木工程師建立道路，橋梁，管道，大壩，海港，發(fā)電廠，給排水系統(tǒng)，醫(yī)院，學(xué)校，公共交通和其他現(xiàn)代社會(huì)和大量人口集中地區(qū)的基礎(chǔ)公共設(shè)施。他們也建立私有設(shè)施，比如飛機(jī)場(chǎng)，鐵路，管線，摩天大樓，以及其他設(shè)計(jì)用作工業(yè)，商業(yè)和住宅途徑的大型結(jié)構(gòu)。此外，土木工程師還規(guī)劃設(shè)計(jì)及建立完整的城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，并且最近始終在規(guī)劃設(shè)計(jì)容納設(shè)施齊全的社區(qū)的空間平臺(tái)。一3土木一詞來源于拉丁文詞“公民”。在1782年，英國人JohnSmeaton為了把他的非軍事工程工作區(qū)分于當(dāng)時(shí)占優(yōu)勢(shì)地位的軍事工程師的工作而采納的名詞。自從那時(shí)起，土木工程學(xué)被用于提及從事公共設(shè)施建設(shè)的工程師，盡管其包含的領(lǐng)域更為廣袤。一4領(lǐng)域。因?yàn)榘秶珡V，土木工程學(xué)又被細(xì)分為大量的技術(shù)專業(yè)。不同類型的工程須要多種不同土木工程專業(yè)技術(shù)。一個(gè)項(xiàng)目起先的時(shí)候，土木工程師要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)繪，定位有用的布置，如地下水水位，下水道，和電力線。巖土工程專家則進(jìn)行土力學(xué)試驗(yàn)以確定土壤能否承受工程荷載。環(huán)境工程專家探討工程對(duì)當(dāng)?shù)氐挠绊?，包括?duì)空氣和地下水的可能污染，對(duì)當(dāng)?shù)貏?dòng)植物生活的影響，以及如何讓工程設(shè)計(jì)滿足政府針對(duì)環(huán)境愛護(hù)的須要。交通工程專家確定必需的不同種類設(shè)施以減輕由整個(gè)工程造成的對(duì)當(dāng)?shù)伛R路和其他交通網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)工程專家利用初步數(shù)據(jù)對(duì)工程作具體規(guī)劃，設(shè)計(jì)和說明。從項(xiàng)目起先到結(jié)束，對(duì)這些土木工程專家的工作進(jìn)行監(jiān)督和調(diào)配的則是施工管理專家。依據(jù)其他專家所供應(yīng)的信息，施工管理專家計(jì)算材料和人工的數(shù)量和花費(fèi)，全部工作的進(jìn)度表，訂購工作所須要的材料和設(shè)備，雇傭承包商和分包商，還要做些額外的監(jiān)督工作以確保工程能按時(shí)按質(zhì)完成。

一5貫穿任何給定項(xiàng)目，土木工程師都須要大量運(yùn)用計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)用于設(shè)計(jì)工程中運(yùn)用的多數(shù)元件（即計(jì)算機(jī)協(xié)助設(shè)計(jì)，或者CAD）并對(duì)其進(jìn)行管理。計(jì)算機(jī)成為了現(xiàn)代土木工程師的必備品，因?yàn)樗沟霉こ處熌苡行У卣瓶厮璧拇罅繑?shù)據(jù)從而確定建立一項(xiàng)工程的最佳方法。

一6

結(jié)構(gòu)工程學(xué)。在這一專業(yè)領(lǐng)域，土木工程師規(guī)劃設(shè)計(jì)各種類型的結(jié)構(gòu)，包括橋梁，大壩，發(fā)電廠，設(shè)備支撐，海面上的特殊結(jié)構(gòu)，美國太空支配，放射塔，浩大的天文和無線電望遠(yuǎn)鏡，以及很多其他種類的項(xiàng)目。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)用計(jì)算機(jī)確定一個(gè)結(jié)構(gòu)必需承受的力：自重，風(fēng)荷載和颶風(fēng)荷載，建筑材料溫度變更引起的脹縮，以及地震荷載。他們也需確定不同種材料如鋼筋，混凝土，塑料，石頭，瀝青，磚，鋁或其他建筑材料等的復(fù)合作用。

一7

水利工程學(xué)。土木工程師在這一領(lǐng)域主要處理水的物理限制方面的種種問題。他們的項(xiàng)目用于幫助預(yù)防洪水災(zāi)難，供應(yīng)城市用水和澆灌用水，管理限制河流和水流物，維護(hù)河灘及其他濱水設(shè)施。此外，他們?cè)O(shè)計(jì)和維護(hù)海港，運(yùn)輸河與水閘，建立大型水利大壩與小型壩，以及各種類型的圍堰，幫助設(shè)計(jì)海上結(jié)構(gòu)并且確定結(jié)構(gòu)的位置對(duì)航行影響。

一8

巖土工程學(xué)。專業(yè)于這個(gè)領(lǐng)域的土木工程師對(duì)支撐結(jié)構(gòu)并影響結(jié)構(gòu)行為的土壤和巖石的特性進(jìn)行分析。他們計(jì)算建筑和其他結(jié)構(gòu)由于自重壓力可能引起的沉降，并實(shí)行措施使之削減到最小。他們也需計(jì)算并確定如何加強(qiáng)斜坡和填充物的穩(wěn)定性以及如何愛護(hù)結(jié)構(gòu)免受地震和地下水的影響。

一9環(huán)境工程學(xué)。在這一工程學(xué)分支中，土木工程師設(shè)計(jì)，建立并監(jiān)視系統(tǒng)以供應(yīng)平安的飲用水，同時(shí)預(yù)防和限制地表和地下水資源供應(yīng)的污染。他們也設(shè)計(jì)，建立并監(jiān)視工程以限制甚至消退對(duì)土地和空氣的污染。他們建立供水和廢水處理廠，設(shè)計(jì)空氣凈化器和其他設(shè)備以最小化甚至消退由工業(yè)加工、焚化及其他產(chǎn)煙生產(chǎn)活動(dòng)引起的空氣污染。他們也采納建立特殊傾倒地點(diǎn)或運(yùn)用有毒有害物中和劑的措施來限制有毒有害廢棄物。此外，工程師還對(duì)垃圾掩埋進(jìn)行設(shè)計(jì)和管理以預(yù)防其對(duì)四周環(huán)境造成污染。

一10交通工程學(xué)。從事這一專業(yè)領(lǐng)域的土木工程師建立可以確保人和貨物平安高效運(yùn)行的設(shè)施。他們特地探討各種類型運(yùn)輸設(shè)施的設(shè)計(jì)和維護(hù)，如馬路和街道，公共交通系統(tǒng)，鐵路和飛機(jī)場(chǎng)，港口和海港。交通工程師應(yīng)用技術(shù)學(xué)問及考慮經(jīng)濟(jì)，政治和社會(huì)因素來設(shè)計(jì)每一個(gè)項(xiàng)目。他們的工作和城市規(guī)劃者特別相像，因?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸系統(tǒng)的質(zhì)量干脆關(guān)系到社區(qū)的質(zhì)量。一11渠道工程學(xué)。在土木工程學(xué)的這一支鏈中，土木工程師建立渠道和運(yùn)輸從煤泥漿(混合的煤和水)和半流體廢污，到水、石油和多種類型的高度可燃和不行燃的氣體中分別出來的液體，氣體和固體的相關(guān)設(shè)備。工程師確定渠道的設(shè)計(jì)，項(xiàng)目所處地區(qū)必需考慮到的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境因素，以及所運(yùn)用材料的類型——鋼、混凝土、塑料、或多種材料的復(fù)合——的安裝技術(shù)，測(cè)試渠道強(qiáng)度的方法，和限制所運(yùn)輸流體材料保持適當(dāng)?shù)膲毫土魉?。?dāng)流體中攜帶危急材料時(shí)，平安性因素也須要被考慮。一12建筑工程學(xué)。土木工程師在這個(gè)領(lǐng)域中從起先到結(jié)束監(jiān)督項(xiàng)目的建筑。他們，有時(shí)被稱為項(xiàng)目工程師，應(yīng)用技術(shù)和管理技能，包括建筑工藝，規(guī)劃，組織，財(cái)務(wù)，和操作項(xiàng)目建設(shè)的學(xué)問。事實(shí)上，他們協(xié)調(diào)工程中每個(gè)人的活動(dòng)：測(cè)量員，布置和建立臨時(shí)道路和斜坡，開挖基礎(chǔ)，支模板和澆注混凝土的工人，以及鋼筋工人。這些工程師也向結(jié)構(gòu)的業(yè)主供應(yīng)進(jìn)度支配報(bào)告。

一13社區(qū)和城市規(guī)劃。從事土木工程這一方面的工程師可能規(guī)劃和發(fā)展一個(gè)城市中的社區(qū)，或整個(gè)城市。此規(guī)劃中所包括的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅僅為工程因素，土地的開發(fā)運(yùn)用和自然資源環(huán)境的，社會(huì)的和經(jīng)濟(jì)的因素也是主要的成分。這些土木工程師對(duì)公共建設(shè)工程的規(guī)劃和私人建筑的發(fā)展進(jìn)行協(xié)調(diào)。他們?cè)u(píng)估所需的設(shè)施，包括街道，馬路，公共運(yùn)輸系統(tǒng)，機(jī)場(chǎng)，港口，給排水和污水處理系統(tǒng)，公共建筑，公園，和消遣及其他設(shè)施以保證社會(huì)，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境地協(xié)調(diào)發(fā)展。一14攝影測(cè)量，測(cè)量學(xué)和地圖繪制。在這一專業(yè)領(lǐng)域的土木工程師精確測(cè)量地球表面以獲得牢靠的信息來定位和設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目。這一方面包括高工藝學(xué)方法，如衛(wèi)星成相，航拍，和計(jì)算機(jī)成相。來自人造衛(wèi)星的無線電信號(hào)，通過激光和音波柱掃描被轉(zhuǎn)換為地圖，為隧道鉆孔，建立高速馬路和大壩，繪制洪水限制和澆灌方案，定位可能影響建筑項(xiàng)目的地下巖石構(gòu)成，以及很多其他建筑用途供應(yīng)更精準(zhǔn)的測(cè)量。一15其他的特地項(xiàng)目。還有兩個(gè)并不完全在土木工程范圍里面但對(duì)訓(xùn)練相當(dāng)重要的附加的特地項(xiàng)目是工程管理和工程教學(xué)。一16工程管理。很多土木工程師都選擇最終通向管理的職業(yè)。其他則能讓他們的事業(yè)從管理位置起先。土木工程管理者結(jié)合技術(shù)上的學(xué)問和一種組織實(shí)力來協(xié)調(diào)勞動(dòng)力，材料，機(jī)械和錢。這些工程師可能工作在政府——市政、國家、州或聯(lián)邦；在美國陸軍軍團(tuán)作為軍隊(duì)或平民的管理工程師；或在半自治地區(qū)，城市主管當(dāng)局或相像的組織。他們也可能管理規(guī)模為從幾個(gè)到百個(gè)雇員的私營工程公司。一17工程教學(xué)。通常選擇教學(xué)事業(yè)的土木工程師教授探討生和本科生技術(shù)上的特地項(xiàng)目。很多從事教學(xué)的土木工程師參加會(huì)導(dǎo)致建筑材料和施工方法技術(shù)革新的基礎(chǔ)探討。多數(shù)也擔(dān)當(dāng)工程項(xiàng)目或技術(shù)領(lǐng)域的顧問，和主要項(xiàng)目的代理。其次課建筑物與建筑學(xué)

二1建筑物的目的是給人類的活動(dòng)供應(yīng)一個(gè)遮風(fēng)擋雨的地方。從穴居時(shí)代到現(xiàn)在，人類的第一須要最基本的就是有一個(gè)可以遮風(fēng)避雨之所。在一個(gè)比較一般的感覺中，建筑物的藝術(shù)包含人類試圖限制環(huán)境和干脆自然力以滿足須要所取得的全部成就。除建筑物外，這種藝術(shù)還包括大壩，運(yùn)輸河，隧道，溝渠和橋。二2遮風(fēng)避雨的建筑物的設(shè)計(jì)和其他功用的土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的科學(xué)基礎(chǔ)原理是相同的。而只是因?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)特定的須要，這兩個(gè)領(lǐng)域才沿著不同的路徑發(fā)展。相像的，關(guān)注作為遮風(fēng)避雨的建筑物的主要營造者也不再是一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體；相反的是由多個(gè)專家組成的小組：規(guī)劃師，建筑師，工程師和建立者。一個(gè)現(xiàn)代建筑物的實(shí)現(xiàn)依靠這個(gè)小組集體的才智。二3建筑物的結(jié)構(gòu)是建筑物的功能、環(huán)境及各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素共同作用的產(chǎn)物。公寓，辦公大樓和學(xué)校的不同在于它們實(shí)現(xiàn)的功能不同。公寓的每一個(gè)可居住空間如起居室和臥房必需有來自窗戶的自然光，而浴室和廚房可以采納人造光源因而可以支配在建筑物內(nèi)部。這種必要的設(shè)置對(duì)公寓的進(jìn)深必定有限制。另一方面，對(duì)辦公大樓而言，人造光源更能達(dá)到勻稱照明的要求，因此，對(duì)自然光的需求不再有建筑物進(jìn)深的限制。二4環(huán)境可能影響到建筑物的形態(tài)和外觀。城市里的學(xué)校通過運(yùn)用空白的圍墻完全的封閉于城市之外，而鄉(xiāng)村的學(xué)?？赡馨l(fā)展成為景觀的一個(gè)主要部分，即使兩者實(shí)現(xiàn)同樣的功能。二5最終，建筑物的結(jié)構(gòu)被各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素影響，包括地價(jià)，租賃，工程預(yù)算，分區(qū)限制。城市的高地價(jià)造成高層建筑物，而鄉(xiāng)村的低地價(jià)造成低的建筑物。富人的住房建筑支配不同于廉價(jià)的住房建筑支配。有威望的辦公大樓的預(yù)算將大大地超過其他的辦公大樓。建筑物的大小和外形可能受到分區(qū)的限制。在全部這些例子中，有著相像功能的建筑物常常采納不同的結(jié)構(gòu)。二6建筑學(xué)是建筑物的藝術(shù)。事實(shí)上全部的建筑學(xué)都是關(guān)于為了人類的運(yùn)用而圍住的空間。在任何特殊的建筑物中所覆蓋的精確活動(dòng)——廣泛到從工廠的一條裝配線到一個(gè)家庭的起居室——應(yīng)當(dāng)規(guī)定幾個(gè)內(nèi)部區(qū)域的大小和形態(tài)。這些空間也必需被支配在彼此合乎肯定邏輯的關(guān)系中。此外，在建筑物中的人類活動(dòng)——建筑學(xué)中的說法是“流通”——須要大廳，樓梯和電梯，它們的尺寸受到預(yù)期荷載的支配。建筑物的結(jié)構(gòu)平面圖，總是建筑師的第一考慮，是深化實(shí)現(xiàn)建筑物意圖的空間組織中的這些不同目的的確定。好的平面組織可以指引訪客到達(dá)他們的在建筑物中的目的地并且使他們留下印象。他們或許是下意識(shí)地被大廈很明顯的各個(gè)單元的關(guān)聯(lián)所指引。相反地，不好的平面組織將帶來不便，奢侈和視覺混亂。二7此外,一個(gè)結(jié)構(gòu)須要很好地被建立。它應(yīng)當(dāng)有結(jié)構(gòu)須要的和被選材料允許的耐久性。建筑學(xué)的未經(jīng)加工的材料，如石，磚，木，鋼或玻璃，部分確定了建筑物的結(jié)構(gòu)并對(duì)建筑物進(jìn)行表達(dá)。石能反抗壓縮，盡管一起壓擠的力幾乎是不能確定的。在一個(gè)試驗(yàn)室里壓碎石是可能，但是對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，它的抗壓強(qiáng)度則是無限的。另一方面，石在反抗各向拉力方面是很弱的。任何空間跨度的梁在支承之間簡潔向下彎曲，梁的下半?yún)^(qū)承受拉力。由于石承受拉力的實(shí)力很弱,這種材料的梁相對(duì)地比較短,并且支撐間距比較小。此外，石柱必需堅(jiān)實(shí)，其高寬比極少超過10。在石類建筑中，門，窗及柱之間的空間幾乎都被迫高大于寬，這源于石的垂直矩形美學(xué)。石在西方世界建筑學(xué)中占有如此之高的統(tǒng)治地位，以致，即使在木結(jié)構(gòu)建筑時(shí)期其適當(dāng)?shù)脑煨褪冀K被妥當(dāng)愛護(hù)著，像在美國的喬治王時(shí)代。然后，石借助它本身的構(gòu)造類型，成為支撐樓板和屋頂?shù)膲?，成為承重結(jié)構(gòu)中的密排柱，成為主要承受壓力的拱形結(jié)構(gòu)。二8木是一種纖維材料，相比其反抗壓力的實(shí)力而言，它更易于反抗拉力。木制梁可能相對(duì)比石制梁長，并且木制柱較細(xì)且可以廣泛地作肯定間隔的排列。由于木的自然性質(zhì)常形成寬大于高的水平矩形，這在日本建筑學(xué)中常被見到。鋼的抗拉強(qiáng)度也等于或大于其抗壓強(qiáng)度。已經(jīng)視察過鋼結(jié)構(gòu)建筑物建筑過程的任何人肯定曾留意到由細(xì)的廣泛地作肯定間距排列的柱及每個(gè)樓板的長梁所組成的水平格狀矩形。木和鋼的性質(zhì)意味著框架結(jié)構(gòu)——一個(gè)支撐樓板和屋頂?shù)墓羌堋魏蔚匿伱娌牧隙伎赡苁潜匦璧?。木和鋼也?zhǔn)許懸臂結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，梁的投影超出支承的最終一個(gè)測(cè)點(diǎn)。二9最終，建筑學(xué)不僅必需超過符合強(qiáng)度和空間的實(shí)際須要，它也肯定要使人得到精神滿足。建筑物應(yīng)當(dāng)使每一個(gè)零部件形成一個(gè)美學(xué)的統(tǒng)一體。因此，結(jié)構(gòu)的側(cè)面和背面應(yīng)當(dāng)與正面具有足夠的一樣性，可以使全部相關(guān)部分成為一個(gè)獨(dú)立的整體。同樣地，大部分的內(nèi)部分區(qū)也須要在外部設(shè)計(jì)上有所表現(xiàn)。正殿，甬道，袖廊，半圓形壁龕,而且輻射哥德式大教堂的小禮拜堂，舉例來說，全部是在外部上看得見的,所以訪客在潛在意識(shí)里意識(shí)到他們將在里面找到什么。

二10建筑要求有恰當(dāng)?shù)谋壤?，即令人開心的虛與實(shí)、高與寬、長與寬的關(guān)系。人類已經(jīng)作過很多嘗試用數(shù)學(xué)公式來說明好多比例，如黃金分割。然而，這些努力并沒有被廣泛接受，盡管在設(shè)計(jì)各處透過一些尺寸（舉例來說，一個(gè)模數(shù)是一個(gè)柱的直徑一半）的復(fù)測(cè)法已經(jīng)收到很好的結(jié)果。這種復(fù)測(cè)法幫助提出了人類思想渴望的可視規(guī)則。

二11一個(gè)建筑物還應(yīng)當(dāng)有建筑師稱作的比例尺，它應(yīng)當(dāng)能在視覺上傳達(dá)它的真實(shí)尺寸。如長椅、臺(tái)階或樓梯欄桿等元素，盡管由于它們特殊的緣由在大小方面有些微可變，但仍舊與人類的正常尺度有關(guān)。二12它們因此也幾乎不行察覺地成為精確計(jì)量整個(gè)大廈尺度的測(cè)量單位。因這些單位對(duì)整個(gè)建筑物而言太小，所以還須要其他中間尺度的元素。樓梯和一個(gè)樓梯欄桿可能給門口的尺寸一個(gè)提示，依次是柱廊的高度，最終是完全的結(jié)構(gòu)廊。凡爾賽的PetitTrianon在比例尺方面相當(dāng)完備。羅馬的圣彼得堡由于缺少小元素而讓人很難感知它的巨大。二13雖然全裝飾在一些現(xiàn)代的建筑中被拒絕，但它過去由于固有的美或?yàn)榱藦?qiáng)調(diào)建筑物的一些重點(diǎn)而常被采納。裝飾品可能用于突出建筑物的特征和建筑物目的的可視化表現(xiàn)。因此，一個(gè)銀行要看起來像銀行，一個(gè)教堂也應(yīng)當(dāng)同樣地可以被馬上確認(rèn)。志向地，任何建筑物應(yīng)當(dāng)通過與它建筑上的鄰居的一些關(guān)系和地方地理學(xué)上看起來屬于它的位置。二14經(jīng)過建筑學(xué)目的的成型，再受材料、比例和設(shè)計(jì)者給定的比例尺和特征支配，建筑物成為建立它們的時(shí)代的志向的表達(dá)和熱望。歷史性建筑學(xué)的連續(xù)性式樣是他們的時(shí)代精神的化身。的部分。第三課建筑物的組成

三1材料和不同的結(jié)構(gòu)形式聯(lián)合組成建筑物的各種不同部分，包括承重框架，外殼，樓板和隔墻。建筑物也有像升降機(jī)，供溫煦冷卻，照明這樣的與機(jī)械和電力有關(guān)的系統(tǒng)。上部結(jié)構(gòu)是建筑物地面以上的部分，而下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)則是建筑物地面以下的部分。三2摩天大樓的出現(xiàn)得益于19世紀(jì)的兩大發(fā)展：鋼骨架結(jié)構(gòu)和旅客升降機(jī)。鋼，作為一種建筑材料，源于1885年貝色麥轉(zhuǎn)爐的引入。GustaveEiffel（1832-1932）將鋼結(jié)構(gòu)引入法國。1889年巴黎展覽會(huì)的塔和他為Galeriedes機(jī)械的設(shè)計(jì)表現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的敏捷性。艾菲爾鐵塔高984英尺（300米），是人類建立的最高的結(jié)構(gòu)，直到40年后才被美國一系列的摩天大樓超越。三3第一個(gè)升降機(jī)是在1857年被ElishaOtis安裝于紐約的一幢百貨公司。在1889年，Eiffel在艾菲爾鐵塔上安裝了第一個(gè)大尺寸的升降機(jī)，它的水力升降機(jī)能在一個(gè)小時(shí)內(nèi)運(yùn)輸2350個(gè)旅客到達(dá)頂點(diǎn)。三4承重框架。直到19世紀(jì)晚期，建筑物外墻被用作支承樓板的承重墻。這種結(jié)構(gòu)本質(zhì)上一種梁柱模型，并且仍舊被用于房屋框架結(jié)構(gòu)。三5承重墻結(jié)構(gòu)由于須要巨大的墻厚而限制了建筑物的高度。例如，芝加哥建于19世紀(jì)80年頭16層的Monadnock大廈，較下層的樓板下的墻厚達(dá)5英尺（1.5米）。在1883年，WilliamLeBaronJenney(1832-1907)采納鑄鐵柱支撐樓板的方式以形成籠狀結(jié)構(gòu)。由鋼梁和鋼柱組成的骨架構(gòu)造最早用于1889年。由于骨架構(gòu)造，圍墻變成一個(gè)“幕墻”，勝于起支撐作用。磚石始終被用作幕墻材料，直到20世紀(jì)30年頭，輕金屬和玻璃幕墻起先被運(yùn)用。在鋼結(jié)構(gòu)引入后，建筑物的高度持續(xù)快速地增加。

三6在二次世界大戰(zhàn)前，全部的高層建筑都是采納鋼結(jié)構(gòu)。戰(zhàn)后，鋼材的短缺和混凝土質(zhì)量的改良導(dǎo)致鋼筋混凝土高層建筑的出現(xiàn)。芝加哥的Marina塔(1962)是美國最高的混凝土建筑。它的高度達(dá)588英尺(179米)，被倫敦的高達(dá)650英尺（198米）的郵政大廈和其他塔式建筑所超越。

三7關(guān)于摩天大樓構(gòu)造觀點(diǎn)的轉(zhuǎn)變復(fù)原了承重墻的運(yùn)用。在紐約城由EeroSaarinen于1962年設(shè)計(jì)的哥倫比亞廣播系統(tǒng)大樓，有一個(gè)由5英尺（1.5米）寬，相鄰柱的中心距為10英尺（3米）的混凝土柱組成的環(huán)形墻。這個(gè)環(huán)形墻事實(shí)上有效地組成了一個(gè)承重墻。產(chǎn)生這種趨向的一個(gè)理由是，采納建筑物的墻壁作為一個(gè)筒體，可以特別經(jīng)濟(jì)地獲得起到抗風(fēng)作用的足夠硬度。世界貿(mào)易大廈是這種筒體方法的另一個(gè)例證。相反地，剛性框架或垂直的桁架通常被用于供應(yīng)側(cè)向穩(wěn)定性。

三8外殼。建筑物的外殼由透亮元素（窗）和不透亮元素（墻）所組成。盡管塑料正在被運(yùn)用，窗傳統(tǒng)上還是運(yùn)用玻璃，特殊是在學(xué)校，破損產(chǎn)生了一個(gè)維護(hù)問題。用于覆蓋結(jié)構(gòu)并由結(jié)構(gòu)支撐的墻元素由多種材料建立：磚，預(yù)制構(gòu)件，混凝土，石，不透亮玻璃，塑料，鋼和鋁。木主要被用于房屋建筑，由于有火災(zāi)的危急，它通常不用于商業(yè)，工業(yè)和公用建筑。

三9樓板。建筑物中樓板的構(gòu)造依靠于所運(yùn)用的基本結(jié)構(gòu)框架。在鋼結(jié)構(gòu)中，樓板或是擱置在鋼梁上的混凝土板，或是表面附有混凝土的波狀鋼組成的凹板。在混凝土結(jié)構(gòu)中，樓板或是擱置在混凝土梁上的混凝土板，或是一系列頂端有一個(gè)薄板雙向都近距離排列的混凝土梁，在其下部供應(yīng)了一個(gè)多余的空間。這種類型的板的運(yùn)用依靠于支撐柱或墻間的跨度和空間的功能。例如，在公寓中，當(dāng)墻和柱的間距在12英尺到18英尺（3.7米到5.5米），最常用的結(jié)構(gòu)是無梁的實(shí)心混凝土板。這種板的下部可以用作其下層空間的天花板。辦公大樓中常運(yùn)用水紋鋼樓板，這是因?yàn)樗y鋼樓板的水紋當(dāng)由另一塊金屬板蓋上時(shí)，可以形成電話線和電線通道。

三10機(jī)械和電力系統(tǒng)。一個(gè)現(xiàn)代建筑不僅包括它所須要的空間（辦公室，教室，公寓），還包括幫助供應(yīng)舒適環(huán)境的機(jī)械與電力系統(tǒng)的協(xié)助空間。在摩天辦公大樓中，這些協(xié)助空間可能構(gòu)成總建筑面積的25%。在辦公大樓中，供暖，通風(fēng)，電力和衛(wèi)生管道系統(tǒng)的重要性體現(xiàn)在工程預(yù)算的40%被安排給它們。因?yàn)檫\(yùn)用帶有不能開窗的密封性建筑屋的增加，精細(xì)的機(jī)械系統(tǒng)被用于通風(fēng)和空調(diào)。渠道和管道攜帶來自中心風(fēng)扇室和空氣調(diào)整機(jī)的簇新空氣。懸吊在上部樓板結(jié)構(gòu)下面的天花板，隱藏著管道系統(tǒng)，還包含照明設(shè)備。用于動(dòng)力和電話通訊的電力配線，也被安置在天花板空間內(nèi)，或被埋置在樓板結(jié)構(gòu)中的管道內(nèi)。

三11已經(jīng)有種種嘗試將機(jī)械和電力系統(tǒng)通過坦白地表達(dá)它們以合并到建筑物的建筑學(xué)中。舉例來說，在愛荷華州首府得梅因的美國共和保險(xiǎn)公司大樓（1965），管道和樓板結(jié)構(gòu)以一種有組織和優(yōu)雅的形式暴露在外，用吊頂進(jìn)行安排。這種方法使得削減建筑物的花費(fèi)成為可能，并且可以允許改革，例如在結(jié)構(gòu)的跨度方面。

三12地基與基礎(chǔ)。全部的建筑物都支撐在地面上，因此，土體的性質(zhì)成為任何建筑設(shè)計(jì)中極端重要的考慮因素?；A(chǔ)的設(shè)計(jì)依靠于很多土體的要素，如土的類型，土壤的層理，土層的厚度和它的壓縮性，以及地下水的狀態(tài)。土壤很少有一個(gè)單一的成分。它們通常是不同厚度土層的混合物。為了評(píng)估，土壤被依據(jù)顆粒大小分為不同等級(jí)，它們從淤泥到粘土到砂到砂礫到巖石依次增加。大體上，較大顆粒土的負(fù)載實(shí)力將會(huì)強(qiáng)于較小的一些。最硬的巖石可以高達(dá)每平方英尺100噸（每平方米976.5公噸）的負(fù)載，但是最軟的淤泥所能承受的負(fù)載只有每平方英尺0.25噸（每平方米2.44公噸）。全部表面以下的土都處在受壓狀態(tài)中，說得更精確一些，這些土承受與作用在其上的土柱重量相等的壓力。很多土（除了大多數(shù)的砂和礫石以外）顯示出彈性性質(zhì)——在荷載作用下受壓變形，當(dāng)荷載解除后可以回彈。土壤的彈性常常依靠于時(shí)間，也就是說，土的變形可能發(fā)生在荷載作用后從數(shù)分鐘到數(shù)年的時(shí)間長度上。超過一個(gè)時(shí)段，假如建筑物作用在土體上的負(fù)載高于土的自然壓實(shí)重量，它可能產(chǎn)生沉降。相反地，假如建筑物作用在土體上的負(fù)載小于土體的自然壓實(shí)重量，它可能隆起。土也可能在建筑物自重作用下產(chǎn)生流淌，就是說，它很簡潔被壓擠出。

三13由于壓實(shí)和流淌效應(yīng)，建筑物趨向于沉降。例如比薩和博洛尼亞的斜塔，不勻稱沉降能產(chǎn)生破壞效果——建筑物可能傾斜，外墻和隔墻可能產(chǎn)生裂縫，窗戶和門可能夠變得不起作用，并且極端的狀況是建筑物可能倒塌。盡管在某些極端條件下，像墨西哥城的狀況，能產(chǎn)生嚴(yán)峻的后果，但是不勻稱沉降并不是那么嚴(yán)峻。過去100年以來，那里地下水水位的變更已經(jīng)使一些建筑物沉降超過10英尺（3米）。由于這種運(yùn)動(dòng)能發(fā)生在施工工程中和其后，細(xì)致分析在建筑物下土的行為顯得特別重要。

三14土的巨大的可變性導(dǎo)致基礎(chǔ)問題多樣的解決方法。在地表旁邊存在堅(jiān)硬土?xí)r，最簡潔的解決方法是把柱放置在一個(gè)小的混凝土板上（擴(kuò)展基底）。土較軟的地方，有必要將柱荷載傳遞到一個(gè)較大的面積上，在這種狀況下，則在整個(gè)建筑物底下采納連續(xù)的混凝土板（筏或席）。地表旁邊的土體不能承載建筑物重量時(shí)，木制，鋼制或混凝土制樁被打入以加固土體。

三15建筑物的施工工程自然是從基礎(chǔ)到上部結(jié)構(gòu)。但是，設(shè)計(jì)工程則是從屋頂?shù)交A(chǔ)（沿重力的方向）。過去，基礎(chǔ)不依照系統(tǒng)調(diào)查。科學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的方法已經(jīng)在20世紀(jì)內(nèi)得到發(fā)展。美國KarlTerzaghi的先鋒探討，利用土力學(xué)和探測(cè)及測(cè)試程序技術(shù)，使精確預(yù)報(bào)基礎(chǔ)的行為成為可能。過去基礎(chǔ)的破壞，像經(jīng)典的例子——比薩斜塔，已經(jīng)變得幾乎不存在。然而，基礎(chǔ)仍舊是很多建筑物一個(gè)隱而昂貴第四課高層建筑

四1大體上建筑施工工藝學(xué)方面已經(jīng)有很多進(jìn)步,在超高層的設(shè)計(jì)和施工上已經(jīng)取得了驚人的成就。四2高層建筑早期的發(fā)展起先于鋼結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土和薄殼筒系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)濟(jì)而競爭性地被用于大量的住宅和商業(yè)目的的結(jié)構(gòu)。由于新型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的創(chuàng)新和發(fā)展，現(xiàn)在從50到100層的高層建筑遍布全美國。四3更大高度的要求增加了梁柱的尺寸以使建筑物剛性更強(qiáng)，以便在風(fēng)荷載作用下建筑物將不會(huì)產(chǎn)生超過一個(gè)可接受限度的搖擺。過度的側(cè)移可能導(dǎo)致隔墻，天花板和其他建筑細(xì)部的重復(fù)性損害。此外，過度側(cè)傾可能使建筑物的居住者因?yàn)閷?duì)搖擺的知覺而導(dǎo)致不便。鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，能充分利用整個(gè)建筑物固有潛在的勁性，因而不須要額外加勁以限制側(cè)傾。四4例如，在一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)中，經(jīng)濟(jì)性由建筑物房屋面積每平方英尺鋼的全部平均數(shù)量來定義。圖一中的曲線A采納層漸漸增加的數(shù)量表現(xiàn)傳統(tǒng)框架的平均單位重。曲線B則表現(xiàn)框架受到全部橫向荷載愛護(hù)下的平均鋼重量。上下邊界之間的間隙則表現(xiàn)傳統(tǒng)梁柱框架為高度付出的額外費(fèi)用。結(jié)構(gòu)工程師已經(jīng)發(fā)展了可消退這一額外費(fèi)用的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。四5鋼結(jié)構(gòu)體系。因?yàn)橐恍╊愋偷慕Y(jié)構(gòu)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立。四6帶有剛性帶式桁架的框架。為了將一個(gè)框架結(jié)構(gòu)的外柱約束于內(nèi)部的垂直梁架,可能在建筑物中部和頂部采納一個(gè)剛性帶式桁架的系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的最好例證是在密爾瓦基的威斯康辛州第一銀行建筑物(1974)。四7框架筒體。只有當(dāng)建筑物突出地面的全部的柱構(gòu)件能夠彼此連接使整個(gè)建筑物成為一個(gè)空心筒體或一個(gè)勁性箱體時(shí)，一幢高層建筑的整個(gè)結(jié)構(gòu)才能最有效。這種特殊的結(jié)構(gòu)體系第一次或許是用于芝加哥的43層樓高的德威特栗木鋼筋混凝土公寓。而這一系統(tǒng)最重要的應(yīng)用是紐約的110層樓高的世界貿(mào)易中心的鋼結(jié)構(gòu)雙塔。四8對(duì)角柱桁架支撐筒體。建筑物的外柱可以被適當(dāng)?shù)姆指魠s仍能通過在梁柱中線處交叉對(duì)角構(gòu)件連接使之作為一個(gè)筒體而共同工作。這種簡潔而又極其有用的系統(tǒng)最早被用于芝加哥的約翰漢考克中心，其僅僅運(yùn)用了傳統(tǒng)的40層樓高建筑的用鋼量四9組合筒體（束筒）。由于對(duì)更大更高的建筑物的持續(xù)需求，框架筒和對(duì)角柱桁架支撐筒可能采納組合運(yùn)用的形式以創(chuàng)建更大的筒，并仍可以保持高功效。芝加哥110層樓高的西爾斯瑞巴克總部有9個(gè)筒，由三排建筑物組合而成。一些個(gè)別筒體終止在建筑物不同的高度，證明白無限建筑可能性的結(jié)構(gòu)觀念。西爾斯塔高1450英尺（442m

四10

薄殼筒體系。筒結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展提高了高層建筑反抗側(cè)向力（風(fēng)和地震作用）和飄移（建筑物的側(cè)向運(yùn)動(dòng)）的實(shí)力。薄殼筒使筒結(jié)構(gòu)體系有了進(jìn)一步的發(fā)展。薄殼筒的進(jìn)步是利用（高層）建筑的外表面（墻和板）作為與框筒共同作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，為高層建筑反抗側(cè)向荷載供應(yīng)了一個(gè)有效的途徑，而且可獲得不設(shè)柱子，節(jié)約成本，運(yùn)用面積與建筑面積之比很高的室內(nèi)空間。

四11由于薄殼表面的作用，筒體的框架構(gòu)件數(shù)量削減，使得結(jié)構(gòu)更輕，費(fèi)用更少。全部標(biāo)準(zhǔn)柱和外墻托梁都采納標(biāo)準(zhǔn)型鋼，使得組合構(gòu)件的運(yùn)用和花費(fèi)最小化。四周外墻托梁的深度要求也被削減，而且樓板上的頂梁對(duì)有用空間的占用會(huì)達(dá)到最小。這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)已經(jīng)被運(yùn)用于54層樓高的匹茲堡的梅隆銀行中心。

四12混凝土體系。雖然采納鋼結(jié)構(gòu)建立的高層建筑起先很早，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(duì)鋼結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生了很大的挑戰(zhàn)。

四13

框架筒體。由上面探討到的，高層建筑最早的框架筒體概念應(yīng)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(nèi)柱則用于支撐8

四14筒中筒。另一個(gè)用于辦公大樓的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系是將內(nèi)部框架筒體與傳統(tǒng)的剪力墻工藝相結(jié)合。這種體系由間距很小的柱子構(gòu)成的外框架筒與圍繞中心設(shè)備區(qū)的剛性剪力墻內(nèi)筒組成。這種被稱為筒中筒的體系使設(shè)計(jì)目前世界上最高（714英尺或218米），總費(fèi)用只相當(dāng)于傳統(tǒng)35層樓高的剪力墻結(jié)構(gòu)體系的輕型混凝土建筑（52層樓高的休斯頓的殼廣場(chǎng)建筑

四15

結(jié)合混凝土和鋼的體系也得到發(fā)展，這方面的一個(gè)例子是由Skidmore,Owings和Merrill發(fā)展的復(fù)合體系。它是采納間距很小的混凝土外框架筒包圍鋼框架內(nèi)筒組成，因此兼有鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)。在新奧爾良的一個(gè)52層樓高的殼廣場(chǎng)建筑便是以這一體系為基礎(chǔ)。第十七課

結(jié)構(gòu)工程

十七1結(jié)構(gòu)工程是土木工程的一個(gè)專業(yè)分枝，土木工程涉及到馬路，橋梁，大壩和公共事業(yè)線等工程的設(shè)計(jì)，施工和建筑物施工限制。十七2設(shè)計(jì)包括制定要做任務(wù)的時(shí)辰表，選擇對(duì)工程最合適的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)備。施工須要適時(shí)支配工作須要的全部圖紙，設(shè)計(jì)和材料以避開耽擱工期。限制由進(jìn)度分析和費(fèi)用分析組成，確保工程按時(shí)和在估計(jì)的費(fèi)用內(nèi)完成。十七3支配。支配起先于建筑物的具體調(diào)查和工程設(shè)計(jì)書。通過調(diào)查，全部工作項(xiàng)目清單被打算好，相關(guān)的項(xiàng)目被收集起來列成一個(gè)主要的支配表。建筑步驟和每個(gè)項(xiàng)目安排的時(shí)間接著被列出來。選擇被用在各個(gè)工作項(xiàng)目中的施工方法和設(shè)備以確保工期和工程特性花最可能少費(fèi)用。十七4總的時(shí)間量安排給施工過程和選擇施工方式和選擇按合同所得到的設(shè)備。在主要的或一般的建筑物進(jìn)度表繪制完成后，次要的具體進(jìn)度表依據(jù)主要進(jìn)度表打算。這些包括獲得材料，設(shè)備和勞動(dòng)力的單個(gè)進(jìn)度表，也有費(fèi)用和收入的預(yù)算表。十七5施工。工程的快速施工要求當(dāng)須要時(shí)有穩(wěn)定的材料，設(shè)備和勞動(dòng)力供應(yīng)。結(jié)構(gòu)工程主要對(duì)購買大部分建筑材料和運(yùn)輸它們到工地上負(fù)責(zé)。一些材料，如結(jié)構(gòu)用鋼和機(jī)械設(shè)備，須要供應(yīng)者部分或全部制作。十七6對(duì)于這些制作的材料，工程師必需打算或檢查全部的制作圖紙以便精確地檢查組裝工作，檢查供貨商的制作過程。十七7其他結(jié)構(gòu)工程的職責(zé)是通過探討方法支配工作，打算詳圖以便闡明設(shè)計(jì)工程師的建筑圖，檢查工作以確保它符合支配和規(guī)范。十七8在大多數(shù)大型工程里，有必要為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)如排水結(jié)構(gòu)，道路，辦公和儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)，模板和擋土壩設(shè)計(jì)和打算結(jié)構(gòu)圖紙。另外的問題在于電力和機(jī)械工具的選擇，以及混凝土材料的處理，混合設(shè)備，壓縮空氣，水，電力系統(tǒng)安排的結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計(jì)。十七9限制。進(jìn)度限制靠對(duì)比實(shí)際施工過程和建立在主要或具體進(jìn)度表上的期望施工過程獲得。既然工程的某個(gè)特性很簡潔影響整個(gè)工作，那么通常要增加設(shè)備或人員以加快工作。十七10費(fèi)用限制靠對(duì)比實(shí)際每個(gè)工程項(xiàng)目費(fèi)用和工程初的預(yù)算獲得。施工的總費(fèi)用除以施工項(xiàng)目數(shù)就是單個(gè)項(xiàng)目費(fèi)用。十七11土方開挖或混凝土施工以體積作為典型的計(jì)價(jià)單位，結(jié)構(gòu)用鋼用噸作為計(jì)價(jià)單位。任何時(shí)候累積的項(xiàng)目費(fèi)用除以累積的工作過程就是任何項(xiàng)目的實(shí)際單位費(fèi)用。十七12個(gè)別的工作項(xiàng)目費(fèi)用靠定期的發(fā)放工作費(fèi)用如工資表，和發(fā)放到各種工作項(xiàng)目賬戶上獲得。工資表和設(shè)備租金依據(jù)全體工頭打算的時(shí)間卡片安排?？ㄆ赋隽巳w人員設(shè)備在不同的工作單元上花費(fèi)的時(shí)間材料費(fèi)用的安排是基于用在每個(gè)特地項(xiàng)目上的每種類型的材料的量。十七13當(dāng)實(shí)際費(fèi)用和估計(jì)費(fèi)用的對(duì)比表明過量時(shí)，分析緣由。假如是設(shè)備費(fèi)用過量，那或許是設(shè)備實(shí)力不夠，或是不適合工作。假如是勞動(dòng)力費(fèi)用過量，那或許是人員過多，缺乏合適的管理，或者是被缺乏材料或支配布置耽擱了。在這種狀況下，分析生產(chǎn)實(shí)力時(shí)，時(shí)間探討是無價(jià)的。十七14建筑施工依據(jù)專業(yè)領(lǐng)域分類。這些包括，工程場(chǎng)地打算，挖填土地基處理，剛材定位，物體定位，瀝青鋪設(shè)和電力及機(jī)械設(shè)備安裝。這些領(lǐng)域應(yīng)用到不同的工程如建筑，大壩，機(jī)場(chǎng)的施工方法一般是一樣的。然而，在不同的狀況下，各個(gè)領(lǐng)域的重要性不同。十七15場(chǎng)址打算。這包括除去和清理全部表面結(jié)構(gòu)和擬建建筑物場(chǎng)地的生長物。推土機(jī)用在小型結(jié)構(gòu)和樹木的狀況下，大型結(jié)構(gòu)必需被拆除。十七16挖填土。這包括土方開挖和回填土。土方開挖在場(chǎng)址打算之后進(jìn)行。當(dāng)現(xiàn)存的階地必需降到一個(gè)新的高度時(shí)施工。土方開挖起先于單獨(dú)除去表層的有機(jī)土。表層土后來重新用作美化新結(jié)構(gòu)。這也能阻擋地表土下的無機(jī)材料的污染，它或許被用作填方。土方開挖由這樣挖掘機(jī)如單斗挖土機(jī)，拉鏟挖土機(jī)，抓斗，起重機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)中任何一種完成。十七17在地上進(jìn)行有效的開挖須要干燥的開挖環(huán)境，因?yàn)楫?dāng)土濕了時(shí)會(huì)不穩(wěn)定并且不能為開挖和拖拉設(shè)備供應(yīng)支撐。當(dāng)開挖線位于自然水位以下時(shí)，排水成了一個(gè)主要工作。排水?dāng)r截地下水流淌。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，排水和穩(wěn)定土體靠溝渠完成，溝渠引導(dǎo)滲出的水流到一個(gè)集水坑，水在那里被泵送出去。排水和穩(wěn)定土體或許靠其它方法如井點(diǎn)和電滲完成。十七18一些材料，如巖石，粘性礫石和硬質(zhì)粘土須要爆炸成松散態(tài)，或把材料裂成碎片。爆炸孔鉆在材料上，然后爆炸物安裝在孔中爆炸。爆炸物的量和爆炸孔的空間尺寸確定于巖石的結(jié)構(gòu)和類型以及爆炸孔的直徑和深度。十七19填土完成后，通常要壓緊以阻擋隨后的下沉。通常靠當(dāng)被定位時(shí)由拖拉機(jī)拖著的羊腳，格子，充氣橡膠，振動(dòng)的滾筒完成壓密工作。手工限制，汽油驅(qū)動(dòng)的前膛被用來壓實(shí)沒有空間給滾筒操作的結(jié)構(gòu)物旁邊。十七20地基處理。當(dāng)?shù)叵绿綔y(cè)表明支撐結(jié)構(gòu)的地基有缺陷時(shí)，地基必需被加固。水流失，洞窟，裂縫，缺陷或其它的不足靠灌漿填補(bǔ)和加強(qiáng)。灌漿就是高壓噴射流淌混合物。流體在虛空層凝固。大部分漿液是水泥和水的混合物，但是其它的混合物材料有瀝青，水泥，粘土和凝聚的化學(xué)物質(zhì)。十七21鋼材組裝。鋼結(jié)構(gòu)建筑物由軋鋼廠和制造廠的鋼材組裝而成。鋼結(jié)構(gòu)由梁，柱或靠鉚接螺栓連接以及焊接連接在一起的小桁架組成。在制造車間組裝部分結(jié)構(gòu)比在現(xiàn)場(chǎng)更主動(dòng)，但組裝單元大小受運(yùn)輸實(shí)力和安裝設(shè)備限制。在高層結(jié)構(gòu)里，塔架必需常常拆除和重新組裝以便連續(xù)的把結(jié)構(gòu)開到更高的地方。對(duì)于河上的橋，鋼結(jié)構(gòu)或許靠駁船或當(dāng)橋很高時(shí)，在正在安裝的橋上移動(dòng)塔架來組裝。長懸索橋上的鋼索靠卷揚(yáng)機(jī)裝在合適的地方，在錨固點(diǎn)安裝。在對(duì)面的錨固點(diǎn)重復(fù)操作，直到所須要的鋼索安裝完為止。十七22混凝土結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)由一些操作組成：支模，混凝土澆搗，定位，養(yǎng)護(hù)。支模要求保持和支持所須要的流淌的混凝土直到它硬化并且能支撐自身。模板由木材或鋼材或兩者組成，它在混凝土定位期間，靠外部支撐和內(nèi)部結(jié)點(diǎn)結(jié)合在一起。模板和結(jié)點(diǎn)被設(shè)計(jì)成能支撐臨時(shí)的流淌混凝土的壓力。十七23對(duì)豎直墻來說，在混凝土定位后至少一天才能進(jìn)行拆模操作。當(dāng)混凝土硬化或凝固了才能拆模。當(dāng)模板常移動(dòng)時(shí)，滑模是一個(gè)方法，提高到達(dá)簇新混凝土高度處。模板靠千斤頂升起來，千斤頂安裝在嵌入在混凝土中的底盤上，沿著結(jié)構(gòu)四周間隔布置?；逵迷诟呗柦Y(jié)構(gòu)中如：筒倉，油罐，煙囪。十七24混凝土通常由兩種途徑獲得：假如工作點(diǎn)距混凝土攪拌站不遠(yuǎn)，就用攪拌車從商品混凝土廠運(yùn)過來，否則就在現(xiàn)場(chǎng)澆筑?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)混凝土須要安裝攪拌機(jī)，獲得水泥和骨料，操作攪拌機(jī)，骨料在工作點(diǎn)或旁邊生產(chǎn)。這就須要空曠的采石場(chǎng)和安裝處理設(shè)備如壓碎機(jī)和篩子。十七25混凝土靠干脆從攪拌車上用斜槽運(yùn)輸或靠裝在桶中用起重機(jī)械或纜繩提上來，或靠特殊的混凝土泵泵送上來。十七26暴露外部的補(bǔ)強(qiáng)要求阻擋混合水的蒸發(fā)或補(bǔ)充蒸發(fā)掉的水。發(fā)展到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求合適的水和水泥平衡。十七27鋪設(shè)到飛機(jī)場(chǎng)和馬路上的混凝土完全是機(jī)械操作，來自攪拌車或可移動(dòng)的鋪路車，混凝土被放置在路模中，鋪路車是攪拌和定位統(tǒng)一的車。行走在模板上的一系列特地設(shè)備。接著綻開和振動(dòng)混凝土，抹平表面，切除收縮節(jié)點(diǎn)，作用一種補(bǔ)強(qiáng)混合物。十七28鋪設(shè)瀝青。這是壓碎了的集料和瀝青粘合劑的混合物。它或許分別鋪設(shè)在路基中或在攪拌車上攪拌然后馬上在路基中綻開。接著路面被滾筒壓實(shí)。第十八課

建筑材料

十八1建筑材料必需有肯定結(jié)構(gòu)上的運(yùn)用性的物理特性。首先，它們必需能夠擔(dān)當(dāng)荷載或重量而沒有永久性的變形。當(dāng)荷載作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上時(shí)，構(gòu)件將變形，那就是說繩索將被拉伸或梁將彎曲。然而，當(dāng)荷載被移去時(shí)，繩索和梁將回到原始位置。這種材料特性就叫做彈性。假如材料不是彈性的，那么在移去荷載后變形存在，重復(fù)加載和卸載最終增加變形到結(jié)構(gòu)失去作用。全部用在建筑結(jié)構(gòu)里的材料如石材，磚，木材，鋁材，鋼筋混凝土和塑料在肯定范圍內(nèi)的荷載作用下表現(xiàn)彈性。假如加載超出了范圍，兩種狀況會(huì)發(fā)生：脆性和塑性。假如是前者，材料將突然破壞；假如是后者，在肯定荷載（屈服強(qiáng)度）材料起先屈服流淌，最終導(dǎo)致破壞。例如，鋼材呈現(xiàn)塑性，石材是脆性。材料最終強(qiáng)度由破壞發(fā)生時(shí)的應(yīng)力確定。十八2建筑材料的又一個(gè)重要特性是它的剛度。這個(gè)特性由彈性模量確定。應(yīng)力（每單位面積上的力）與應(yīng)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形實(shí)力。對(duì)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(jié)構(gòu)用鋼的彈性模量是

磅每平方英寸或千克每平方厘米，是鋁的3倍，混凝土的10倍，木材的15倍。十八3砌體。砌體由自然材料如石材和人造材料如磚，混凝土塊組成。砌體在古代就被運(yùn)用了。磚用在巴比倫城市非宗教的建筑物，石材用在尼羅河谷的大寺廟。埃及金字塔，高481英尺（147米），是最壯麗的砌體結(jié)構(gòu)。砌體單元最初沒有用任何粘結(jié)材料堆起來，而現(xiàn)代砌體結(jié)構(gòu)用水泥漿作為粘結(jié)材料?，F(xiàn)代結(jié)構(gòu)用材包括石，紅燒粘土磚或瓦，混凝土塊。十八4砌體本質(zhì)上是一種受壓材料，它不能承受拉力，砌體最終強(qiáng)度取決于砌塊和泥漿。最終強(qiáng)度在1000至4000磅每英寸（70至280千克每平方厘米）范圍內(nèi)變更，取決于砌塊和泥漿粘結(jié)狀況。十八5木材。木材是一種最早的建筑材料而且是一種少有的抗拉性能好的自然材料。世界發(fā)覺了好幾百種木材，并且每種都存在不同的物理特性。只有一些用在建筑結(jié)構(gòu)中作框架構(gòu)件。在美國，例如，在超過600種木材里，只有20種用在結(jié)構(gòu)中。這些一般是針葉樹或是軟木，兩者都是因?yàn)樨S富和木材簡潔成型。在美國，更多一般用在結(jié)構(gòu)中的木材種類是美國松，云杉和紅木。這些木材的抗拉強(qiáng)度在5000至8000磅每平方英寸（350至560千克每平米）范圍內(nèi)。硬木最初用作細(xì)木家具和內(nèi)部裝飾如地板。十八6由于木材紋理特性，它沿著紋理的強(qiáng)度大于橫向紋理的強(qiáng)度。木材抗拉強(qiáng)度和順紋抗壓強(qiáng)度特殊大，并且它有很大的抗彎強(qiáng)度。這些特性使它很適合作結(jié)構(gòu)中的柱和梁。木材作為桁架的抗拉構(gòu)件是無效的，因?yàn)殍旒軜?gòu)件的抗拉強(qiáng)度取決于構(gòu)件間的結(jié)點(diǎn)，雖然生產(chǎn)出了很多利用木材抗拉強(qiáng)度的金屬連接件，但是很難設(shè)計(jì)出順紋方向的抗剪強(qiáng)度或抗拉強(qiáng)度關(guān)系不大的構(gòu)件。十八7鋼材。鋼材是一種重要的結(jié)構(gòu)材料。當(dāng)對(duì)比起其它材料受等重量時(shí)，它有很高的強(qiáng)度，即使它等體積的重量是木材的十倍。它的彈性模量很大，結(jié)果在荷載作用下變形很小。它能軋制成很多結(jié)構(gòu)形式如工字型梁，板。它也能鑄成困難樣式，它也能生產(chǎn)成繩索型式用作懸索橋和吊頂里的纜繩，生產(chǎn)成電梯繩和預(yù)應(yīng)力混凝土里的拉桿。鋼構(gòu)件可以通過很多方式連結(jié)在一起，如螺栓連接，鉚接和焊接。碳素鋼易遭遇氧化銹蝕因此必需靠噴漆或插入到混凝土中來避開與空氣接觸。超過鋼材很快失去了強(qiáng)度，因此必需套一個(gè)耐火材料（通常是混凝土）以便增加其耐火實(shí)力。十八8添加像硅或錳這樣的合金元素，會(huì)得到抗拉強(qiáng)度達(dá)250000磅/平方英寸（17500千克/平方厘米）的高強(qiáng)鋼筋。這些鋼用在結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位，如摩天大樓的柱子。十八9鋁。當(dāng)輕質(zhì)，高強(qiáng)和抗銹蝕都成為重要因素時(shí)，鋁就成了一種特殊有用的建筑材料。因?yàn)榧冧X是極其軟和延性的，所以，合金成分，如錳，硅，鋅和銅必需加進(jìn)去增加結(jié)構(gòu)所需強(qiáng)度。結(jié)構(gòu)用的鋁合金表現(xiàn)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1/3。因此相同強(qiáng)度下，鋁合金構(gòu)件比鋼構(gòu)件重量輕。鋁合金的極限抗拉強(qiáng)度變更幅度在20000至60000磅/平方英寸（1400到4200千克/平方厘米）之間。十八10鋁能塑成很多形態(tài)，它能被擠壓形成工字梁，拉成繩和桿，軋制成箔和板。鋁構(gòu)件能像鋼用同樣的方法：鉚接，螺栓連接，低強(qiáng)度的焊接連接起來。除了用作建筑框架和預(yù)制房，鋁也廣泛用作窗框和結(jié)構(gòu)幕墻框。十八11混凝土?；炷潦撬?，砂，石料和一般硅酸鹽水泥的混合物。碎石，人造輕質(zhì)石，和貝殼被用在自然石料場(chǎng)。一般硅酸水泥是包含鈣和粘土的混合物。在窯里加熱，然后研磨成粉?；炷翉?qiáng)度來源于混合了水的粉狀的一般硅酸鹽水泥，然后硬化。在一個(gè)志向的混合物里，混凝土由3/4體積的砂和石料和1/4體積的水泥漿?；炷恋奈锢硖匦詫?duì)混合物成分的變更很敏感，因此必需依據(jù)強(qiáng)度或收縮設(shè)計(jì)成分的協(xié)作比以達(dá)到特殊的結(jié)果。當(dāng)混凝土傾倒在模板里時(shí)，它包含自由水，不再須要水化作用的水會(huì)蒸發(fā)掉。隨著混凝土的硬化，它在肯定時(shí)期內(nèi)釋放出多余的水，并且收縮。由于收縮，細(xì)裂縫產(chǎn)生了。為了把收縮裂縫削減到最小，混凝土硬化時(shí)必需保濕至少5天?；炷翉?qiáng)度隨時(shí)間增長，因?yàn)樗^程會(huì)持續(xù)幾年；事實(shí)上，28天強(qiáng)度就被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的。十八12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?yàn)樗膹?qiáng)度也只有鋼的1/10。混凝土本質(zhì)上是一種抗壓材料，它的抗拉強(qiáng)度可以忽視不計(jì)。十八13鋼筋混凝土。鋼筋混凝土由置于到混凝土中的鋼筋擔(dān)當(dāng)拉力。這些鋼筋直徑在0.25英寸（0.64厘米）和2.25英寸（5.7厘米）之間，表面有刻痕以確保粘結(jié)住混凝土。雖然鋼筋混凝土在很多國家有所發(fā)展，但是它的發(fā)覺要?dú)w功于一個(gè)法國園藝師,JosephMonnier在1868年用一個(gè)鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)混凝土筒。這個(gè)操作是可行的，因?yàn)楫?dāng)溫度變更時(shí)，鋼筋和混凝土同等的膨脹和收縮。假如不是這樣的話，溫度變更時(shí)，鋼筋和混凝土之間的連接被破壞，因?yàn)閮煞N材料的反應(yīng)不同。鋼筋混凝土可被澆筑成各種形態(tài)，例如梁，柱，板和拱。因此，它易適用于建筑的特殊結(jié)構(gòu)。雖然大部分商品混凝土強(qiáng)度在6000磅/平方英寸（420千克/平方厘米），但是鋼筋混凝土的極限抗拉強(qiáng)度超過10000磅/平方英寸（700千克/平方厘米）是有可能的。十八14塑料。由于品種多，強(qiáng)度高，耐久性和輕質(zhì),塑料快速成為重要的結(jié)構(gòu)材料。塑料是合成材料或樹脂，能被塑成任何期望的形態(tài)并且用有機(jī)物作膠結(jié)劑。有機(jī)塑料分成兩類:熱固性和熱塑性。熱固性塑料在加熱時(shí)通過化學(xué)物質(zhì)的變更變得堅(jiān)實(shí)，一旦成型，這些塑料不能再被鑄造。熱塑性塑料在高溫時(shí)是懦弱的，變得堅(jiān)實(shí)前肯定要冷卻，這種塑料一般不用作結(jié)構(gòu)材料。雖然尼龍抗拉強(qiáng)度達(dá)到60000磅/平方英寸（4200千克/平方厘米），但是大部分塑料的極限強(qiáng)度在7000至12000磅/平方英寸（490至840千克/平方厘米）范圍內(nèi)。第十九課

結(jié)構(gòu)分析

十九1全部結(jié)構(gòu)必需設(shè)計(jì)成能擔(dān)當(dāng)荷載而不能有整體傾覆或構(gòu)件破壞的危急。一種確定結(jié)構(gòu)平安的方法是確保由荷載產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變小于設(shè)計(jì)規(guī)范的允許值。確定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變是結(jié)構(gòu)分析的最初目的。十九2一般說來，結(jié)構(gòu)分析首先是檢查結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。這包括確定結(jié)構(gòu)的支撐反力。假如支撐足以擔(dān)當(dāng)力，它們反作用給結(jié)構(gòu)等值反向的力。十九3假如電腦計(jì)算表明結(jié)構(gòu)的反應(yīng)平衡了荷載（結(jié)構(gòu)自重，人群荷載，儲(chǔ)存材料，交通工具，風(fēng)載和地震力），結(jié)構(gòu)就處于靜力平衡。十九4下一步是確定結(jié)構(gòu)內(nèi)力和構(gòu)件單元體上的應(yīng)力。最終，假如須要的話，計(jì)算結(jié)構(gòu)整體變形和構(gòu)件的變形?？吭砗透拍钊珈o力平衡定律使這些步驟變得簡潔。這些工具是基于結(jié)構(gòu)在荷載作用下是彈性的這個(gè)假設(shè)，即：應(yīng)力與應(yīng)變成正比。十九5對(duì)框架構(gòu)件進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變的結(jié)構(gòu)分析包括考慮靜荷載如構(gòu)件和樓板自重，建筑固定設(shè)備，和活荷載（當(dāng)成靜止考慮）和動(dòng)荷載如風(fēng)荷載和地震荷載。由于風(fēng)荷載的特征是缺乏更多信息，風(fēng)荷載被當(dāng)作靜止作用在結(jié)構(gòu)上。計(jì)算荷載的方式和荷載作用結(jié)構(gòu)上的位置由當(dāng)?shù)亟ㄖ?guī)范限定。另一方面，地震運(yùn)動(dòng)作用在建筑物地表下的基礎(chǔ)上并且被認(rèn)為是隨機(jī)荷載。十九6重力和風(fēng)荷載的分析是應(yīng)用線彈性靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的常規(guī)分析法來進(jìn)行的。對(duì)于地震荷載，被設(shè)計(jì)成傳統(tǒng)矩形形態(tài)的建筑物是由當(dāng)?shù)亟ㄖ?guī)范規(guī)范的等量側(cè)向荷載方法所分析的。這些動(dòng)力分析方法須要了解建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力原理和振動(dòng)原理。正是這樣，由于方法的困難性，須要高精密的計(jì)算機(jī)求解很多結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程。十九7總的來說，分析的標(biāo)準(zhǔn)程序是考慮建筑物的線彈性行為。然而，分析地震作用下建筑物避開倒塌時(shí)，必需考慮非線性動(dòng)力行為。十九8基本原理。在結(jié)構(gòu)分析中，平衡定律是基礎(chǔ)。它計(jì)算梁，桁架，框架，拱和其它結(jié)構(gòu)的外部反應(yīng)及內(nèi)部應(yīng)力時(shí)是很有用的。例如，圖一結(jié)構(gòu)上作用有共面但不共點(diǎn)的力或者是荷載系統(tǒng)和反力。假如結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，這些必需平衡。十九9假如平衡，結(jié)構(gòu)必需滿足三個(gè)條件：（1）全部力的水平分力的和必需等于零；（2）豎向分力之和等于零；（3）關(guān)于任何一條垂直于平面的軸的矩之和為零。十九10三個(gè)獨(dú)立方程確定三個(gè)未知力。因此，這些平衡方程能干脆計(jì)算反力，彎矩和剪力，當(dāng)然也有應(yīng)力。當(dāng)滿足這些方程時(shí)，結(jié)構(gòu)就被認(rèn)為是靜定的。圖1a是一個(gè)這樣結(jié)構(gòu)的例子，有三個(gè)未知力——左邊反力的豎向和水平分力和右端豎向反力。十九20圖1b中的結(jié)構(gòu)沒有反力去平衡水平荷載，圖1c沒有擔(dān)當(dāng)力矩的力。不滿足平衡定律。它們都是不穩(wěn)定的。十九21另外一個(gè)結(jié)構(gòu)分析的基本工具是疊加原理。內(nèi)容是：在合力作用產(chǎn)生的應(yīng)力沒有超材料彈性極限狀況一組力產(chǎn)生的總的彎矩，剪力，應(yīng)力和變形，等于荷載單獨(dú)作用下產(chǎn)生效應(yīng)的總合。十九22圖1：作用了力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。（a）穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。（b），（c）不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。三角形表示固定鉸支座，圓形表示可動(dòng)鉸支座。十九23超靜定結(jié)構(gòu)。當(dāng)構(gòu)件反力數(shù)量超過了當(dāng)平衡存在時(shí)滿足荷載和反力的獨(dú)立方程的數(shù)時(shí)，結(jié)構(gòu)是超靜定的。例如，假如圖2（a）的剛架柱固定在基礎(chǔ)d和e中，將有6個(gè)反力，如圖2（b）所示。結(jié)構(gòu)將是三重超靜定，有6個(gè)未知數(shù)，然而平衡定律只允許有三個(gè)方程。十九24近似方法分析超靜定結(jié)構(gòu)是可行的，這些方法是基于精確的分析和檢查柔性材料模型的結(jié)構(gòu)。這樣的探討顯示剛框架在基礎(chǔ)反抗彎曲，在構(gòu)件中點(diǎn)旁邊彎曲反向。如圖2（c）所示，在這些點(diǎn)彎矩為零。因此，反彎點(diǎn)相當(dāng)于鉸接接點(diǎn)。圖2：靜不定結(jié)構(gòu)。（a）構(gòu)件配置。（b）P力在d,e點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水平反力是和，垂直犯力是和，彎矩是和。（c）變形。反彎點(diǎn)或者說是彎曲變更點(diǎn)是f，g和h。十九25假如它們?cè)诹汉椭械奈恢眉僭O(shè)如圖2所示，并且假如也假設(shè)柱的剪力等于側(cè)向荷載的一半，那么從平衡方程或許可以確定反力。同樣的近似方法（由下面部分描述）已經(jīng)用來估計(jì)風(fēng)荷載在框架里產(chǎn)生的應(yīng)力。（圖3）圖3：圖上表示建筑物框架用認(rèn)為反彎點(diǎn)在柱和梁中點(diǎn)的近似方法計(jì)算風(fēng)載下的應(yīng)力。十九26近似方法。多層框架中計(jì)算風(fēng)載應(yīng)力的門架式解法假設(shè)：柱和梁的中點(diǎn)存在反彎點(diǎn)，每根內(nèi)柱承受的剪力是每根外柱承受的剪力的兩倍。這樣就使結(jié)構(gòu)變成靜定的。十九27懸臂解法同樣是假設(shè)柱和梁的重點(diǎn)是反彎點(diǎn)。然而，它進(jìn)一步假設(shè)柱的應(yīng)力隨著距柱中軸線，即柱的重力中心的長度而變更。和門式框架解法一樣；也產(chǎn)生了一個(gè)靜定結(jié)構(gòu)。其它確定水平荷載作用下多層框架的反應(yīng)的近似解法考慮構(gòu)件的剛度，這包括WitnerK-百分?jǐn)?shù)法，因素法和C法。十九28在一段時(shí)期里，即精確解法是很費(fèi)勁和耗時(shí)的卡氏定理，很多高層建筑用門架式或懸臂式解法，和費(fèi)時(shí)最少的方法計(jì)算。然而，其他分析方法和電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)時(shí)，近似方法只用作最初估計(jì)和檢驗(yàn)計(jì)算機(jī)的解。十九29計(jì)算機(jī)分析。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)引進(jìn)了結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的行為在材料線彈性范圍內(nèi)，并且應(yīng)用在超靜定結(jié)構(gòu)里。十九30柔度法的本質(zhì)是結(jié)構(gòu)按靜定力系表達(dá)的位移疊加。多余力的大小由結(jié)構(gòu)的變形相容條件確定。為了滿足變形協(xié)調(diào)要求，必需同時(shí)解n個(gè)線形方程。這里的n就是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)多余未知力的數(shù)目。在受荷結(jié)構(gòu)里，一個(gè)方程就由一個(gè)變形條件確定。必需計(jì)算n+1個(gè)荷載條件下的位移，一個(gè)方程是為施加的荷載，n個(gè)方程是為結(jié)構(gòu)的每個(gè)多余荷載的解。十九31剛度法在分析時(shí)認(rèn)為線位移和角位移是未知量。否則就和柔度法一樣了。由于未知量的數(shù)目，兩種方法都計(jì)算只有n個(gè)多余未知量的結(jié)構(gòu)或須要解困難的矩陣式的結(jié)構(gòu)。十九32兩種解法的對(duì)比指出每種解法都包含矩陣轉(zhuǎn)化。在柔度法里矩陣是n×n個(gè)多余未知量。這種方法比剛度法須要更多的矩陣。在剛度法里，n就是結(jié)點(diǎn)可能的線位移和角位移量。選擇應(yīng)用任何更好的方法取決于被轉(zhuǎn)換矩陣的大小。十九33雖然大多數(shù)結(jié)構(gòu)作為線彈性行為，處于極限荷載條件下如地震作用，進(jìn)行分析，但是須要考慮材料非線性行為和作用在結(jié)構(gòu)上的荷載變更產(chǎn)生的非線性幾何變形。其次十課

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

二十1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是選擇材料和構(gòu)件類型，大小和形態(tài)以平安有用的樣式擔(dān)當(dāng)荷載。一般說來，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)暗指結(jié)構(gòu)物如建筑物和橋或是可移動(dòng)但有剛性外殼如船體和飛機(jī)框架的工廠穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)的移動(dòng)時(shí)彼此相連的設(shè)備（連接件），一般被支配在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。二十2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含至少5個(gè)不同方面的工作：工程要求，材料，結(jié)構(gòu)方案，分析和設(shè)計(jì)。對(duì)于不一般的結(jié)構(gòu)或材料，又包含一個(gè)方面：試驗(yàn)。這些方面不是嚴(yán)格按步驟進(jìn)行，因?yàn)椴煌牧显诓煌桨复蠖鄶?shù)是有效的，試驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)變更，最終設(shè)計(jì)由初步估計(jì)設(shè)計(jì)起先，然后經(jīng)過分析和再設(shè)計(jì)幾個(gè)循環(huán)后完成。通常，可替代的設(shè)計(jì)證明在費(fèi)用，強(qiáng)度和運(yùn)用性上特別接近。結(jié)構(gòu)工程師，業(yè)主或最終住戶基于其它的考慮選擇一種。二十3工程要求。在起先設(shè)計(jì)前，結(jié)構(gòu)工程師必需確定簡潔接受的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。必需供應(yīng)擔(dān)當(dāng)?shù)暮奢d或力。對(duì)于一些特地結(jié)構(gòu)，當(dāng)支持一臺(tái)已知載重的機(jī)器或起重機(jī)時(shí)，這可能干脆給出，對(duì)于一般建筑物，采納市政，縣，州的建筑規(guī)范，供應(yīng)了設(shè)計(jì)所需活載（人群荷載和設(shè)備，屋頂雪荷載，等等）的最小值。工程師將計(jì)算出設(shè)計(jì)期間的恒載（結(jié)構(gòu)和已知永久性設(shè)備）。二十4對(duì)要正常運(yùn)用的結(jié)構(gòu)，也必需限制其撓度，因?yàn)槠桨驳慕Y(jié)構(gòu)可能會(huì)存在令人擔(dān)心的振動(dòng)。機(jī)器的支座有嚴(yán)格的變形限制，因?yàn)榱合鲁習(xí)?dǎo)致驅(qū)動(dòng)軸彎曲，燒毀，部件錯(cuò)位和上面的吊車熄火。撓度限制在跨度/1000(梁長的1/1000）以下是很一般的。在傳統(tǒng)建筑里，支持板的梁撓度限制在跨度1/360以避開粉刷開裂或跨度1/240以避開人的擔(dān)憂（保持在可感知的變動(dòng)范圍內(nèi)）。梁的剛度也影響板“振動(dòng)”，假如不能限制會(huì)令人很頭疼。另外，高層建