土木工程专业英语正文课文翻译

PAGE1第一课土木工工程学土木工程学作为为为最老的的工程程技术学学科，是是指规划划，设设计，施施工及及对建筑筑环境境的管理理。此此处的环环境包包括建筑筑符合合科学规规范的的所有结结构，从从灌溉和和排水水系统到到火箭箭发射设设施。土木工程师建造造造道路，桥桥梁梁，管道道，大大坝，海海港，发发电厂，给给排排水系统统，医医院，学学校，公公共交通通和其其他现代代社会会和大量量人口口集中地地区的的基础公公共设设施。他他们也也建造私私有设设施，比比如飞飞机场，铁铁路路，管线线，摩摩天大楼楼，以以及其他他设计计用作工工业，商商业和住住宅途途径的大大型结结构。此此外，土土木工程程师还还规划设设计及及建造完完整的的城市和和乡镇镇，并且且最近近一直在在规划划设计容容纳设设施齐全全的社社区的空空间平平台。

土木一词词词来源于于拉丁丁文词“公民”。在1782年，英国国人JohnnSmeeatton为了把他他的的非军事事工程程工作区区别于于当时占占优势势地位的的军事事工程师师的工工作而采采用的的名词。自自从从那时起起，土土木工程程学被被用于提提及从从事公共共设施施建设的的工程程师，尽尽管其其包含的的领域域更为广广阔。领域。因为包含含含范围太太广，土土木工程程学又又被细分分为大大量的技技术专专业。不不同类类型的工工程需需要多种种不同同土木工工程专专业技术术。一一个项目目开始始的时候候，土土木工程程师要要对场地地进行行测绘，定定位位有用的的布置置，如地地下水水水位，下下水水道，和和电力力线。岩岩土工工程专家家则进进行土力力学试试验以确确定土土壤能否否承受受工程荷荷载。环环境工程程专家家研究工工程对对当地的的影响响，包括括对空空气和地地下水水的可能能污染染，对当当地动动植物生生活的的影响，以以及及如何让让工程程设计满满足政政府针对对环境境保护的的需要要。交通通工程程专家确确定必必需的不不同种种类设施施以减减轻由整整个工工程造成成的对对当地公公路和和其他交交通网网络的负负担。同同时，结结构工工程专家家利用用初步数数据对对工程作作详细细规划，设设计计和说明明。从从项目开开始到到结束，对对这这些土木木工程程专家的的工作作进行监监督和和调配的的则是是施工管管理专专家。根根据其其他专家家所提提供的信信息，施施工管理理专家家计算材材料和和人工的的数量量和花费费，所所有工作作的进进度表，订订购购工作所所需要要的材料料和设设备，雇雇佣承承包商和和分包包商，还还要做做些额外外的监监督工作作以确确保工程程能按按时按质质完成成。

贯穿任何何何给定项项目，土土木工程程师都都需要大大量使使用计算算机。计计算机用用于设设计工程程中使使用的多多数元元件（即即计算算机辅助助设计计，或者CAD）并对其其进进行管理理。计计算机成成为了了现代土土木工工程师的的必备备品，因因为它它使得工工程师师能有效效地掌掌控所需需的大大量数据据从而而确定建建造一一项工程程的最最佳方法法。

结构工程程程学。在这这一一专业领领域，土土木工程程师规规划设计计各种种类型的的结构构，包括括桥梁梁，大坝坝，发发电厂，设设备备支撑，海海面面上的特特殊结结构，美美国太太空计划划，发发射塔，庞庞大大的天文文和无无线电望望远镜镜，以及及许多多其他种种类的的项目。结结构构工程师师应用用计算机机确定定一个结结构必必须承受受的力力：自重重，风风荷载和和飓风风荷载，建建筑筑材料温温度变变化引起起的胀胀缩，以以及地地震荷载载。他他们也需需确定定不同种种材料料如钢筋筋，混混凝土，塑塑料料，石头头，沥沥青，砖砖，铝铝或其他他建筑筑材料等等的复复合作用用。

水利工工工程学。土土木木工程师师在这这一领域域主要要处理水水的物物理控制制方面面的种种种问题题。他们们的项项目用于于帮助助预防洪洪水灾灾害，提提供城城市用水水和灌灌溉用水水，管管理控制制河流流和水流流物，维维护河滩滩及其其他滨水水设施施。此外外，他他们设计计和维维护海港港，运运河与水水闸，建建造大型型水利利大坝与与小型型坝，以以及各各种类型型的围围堰，帮帮助设设计海上上结构构并且确确定结结构的位位置对对航行影影响。

岩土工工工程学。专专业业于这个个领域域的土木木工程程师对支支撑结结构并影影响结结构行为为的土土壤和岩岩石的的特性进进行分分析。他他们计计算建筑筑和其其他结构构由于于自重压压力可可能引起起的沉沉降，并并采取取措施使使之减减少到最最小。他他们也需需计算算并确定定如何何加强斜斜坡和和填充物物的稳稳定性以以及如如何保护护结构构免受地地震和和地下水水的影影响。

环境工程程程学。在这这一一工程学学分支支中，土土木工工程师设设计，建建造并监监视系系统以提提供安安全的饮饮用水水，同时时预防防和控制制地表表和地下下水资资源供给给的污污染。他他们也也设计，建建造造并监视视工程程以控制制甚至至消除对对土地地和空气气的污污染。他他们建建造供水水和废废水处理理厂，设设计空气气净化化器和其其他设设备以最最小化化甚至消消除由由工业加加工、焚焚化及其其他产产烟生产产活动动引起的的空气气污染。他他们们也采用用建造造特殊倾倾倒地地点或使使用有有毒有害害物中中和剂的的措施施来控制制有毒毒有害废废弃物物。此外外，工工程师还还对垃垃圾掩埋埋进行行设计和和管理理以预防防其对对周围环环境造造成污染染。

交通工程程程学。从事事这这一专业业领域域的土木木工程程师建造造可以以确保人人和货货物安全全高效效运行的的设施施。他们们专门门研究各各种类类型运输输设施施的设计计和维维护，如如公路路和街道道，公公共交通通系统统，铁路路和飞飞机场，港港口口和海港港。交交通工程程师应应用技术术知识识及考虑虑经济济，政治治和社社会因素素来设设计每一一个项项目。他他们的的工作和和城市市规划者者十分分相似，因因为为交通运运输系系统的质质量直直接关系系到社社区的质质量。渠道工程学。在在在土木工工程学学的这一一支链链中，土土木工工程师建建造渠渠道和运运送从从煤泥浆(混合的煤煤和和水)和半流体体废废污，到到水、石石油和多多种类类型的高高度可可燃和不不可燃燃的气体体中分分离出来来的液液体，气气体和和固体的的相关关设备。工工程程师决定定渠道道的设计计，项项目所处处地区区必须考考虑到到的经济济性和和环境因因素，以以及所使使用材材料的类类型——钢、混凝凝土土、塑料料、或或多种材材料的的复合——的安装技技术术，测试试渠道道强度的的方法法，和控控制所所运送流流体材材料保持持适当当的压力力和流流速。当当流体体中携带带危险险材料时时，安安全性因因素也也需要被被考虑虑。建筑工程学。土土土木工程程师在在这个领领域中中从开始始到结结束监督督项目目的建筑筑。他他们，有有时被被称为项项目工工程师，应应用用技术和和管理理技能，包包括括建筑工工艺，规规划，组组织，财财务，和和操作作项目建建设的的知识。事事实实上，他他们协协调工程程中每每个人的的活动动：测量量员，布布置和建建造临临时道路路和斜斜坡，开开挖基基础，支支模板板和浇注注混凝凝土的工工人，以以及钢筋筋工人人。这些些工程程师也向向结构构的业主主提供供进度计计划报报告。

社区和城市规划划划。从事土土木木工程这这一方方面的工工程师师可能规规划和和发展一一个城城市中的的社区区，或整整个城城市。此此规划划中所包包括的的远远不不仅仅仅为工程程因素素，土地地的开开发使用用和自自然资源源环境境的，社社会的的和经济济的因因素也是是主要要的成分分。这这些土木木工程程师对公公共建建设工程程的规规划和私私人建建筑的发发展进进行协调调。他他们评估估所需需的设施施，包包括街道道，公公路，公公共运运输系统统，机机场，港港口，给给排水和和污水水处理系系统，公公共建筑筑，公公园，和和娱乐乐及其他他设施施以保证证社会会，经济济和环环境地协协调发发展。摄影测量，测量量量学和地地图绘绘制。在这这一一专业领领域的的土木工工程师师精确测测量地地球表面面以获获得可靠靠的信信息来定定位和和设计工工程项项目。这这一方方面包括括高工工艺学方方法，如如卫星成成相，航航拍，和和计算算机成相相。来来自人造造卫星星的无线线电信信号，通通过激激光和音音波柱柱扫描被被转换换为地图图，为为隧道钻钻孔，建建造高速速公路路和大坝坝，绘绘制洪水水控制制和灌溉溉方案案，定位位可能能影响建建筑项项目的地地下岩岩石构成成，以以及许多多其他他建筑用用途提提供更精精准的的测量。其他的专门项目目目。还有两两个个并不完完全在在土木工工程范范围里面面但对对训练相相当重重要的附附加的的专门项项目是是工程管管理和和工程教教学。工程管理。许多多多土木工工程师师都选择择最终终通向管管理的的职业。其其他他则能让让他们们的事业业从管管理位置置开始始。土木木工程程管理者者结合合技术上上的知知识和一一种组组织能力力来协协调劳动动力，材材料，机机械和和钱。这这些工工程师可可能工工作在政政府——市政、国国家家、州或或联邦邦；在美美国陆陆军军团团作为为军队或或平民民的管理理工程程师；或或在半半自治地地区，城城市主管管当局局或相似似的组组织。他他们也也可能管管理规规模为从从几个个到百个个雇员员的私营营工程程公司。工程教学。通常常常选择教教学事事业的土土木工工程师教教授研研究生和和本科科生技术术上的的专门项项目。许许多从事事教学学的土木木工程程师参与与会导导致建筑筑材料料和施工工方法法技术革革新的的基础研研究。多多数也担担任工工程项目目或技技术领域域的顾顾问，和和主要要项目的的代理理。第二课建筑物物物与建筑筑学建筑物的目的是是是给人类类的活活动提供供一个个遮风挡挡雨的的地方。从从穴穴居时代代到现现在，人人类的的第一需需要最最基本的的就是是有一个个可以以遮风避避雨之之所。在在一个个比较一一般的的感觉中中，建建筑物的的艺术术包含人人类试试图控制制环境境和直接接自然然力以满满足需需要所取取得的的所有成成就。除除建筑物物外，这这种艺术术还包包括大坝坝，运运河，隧隧道，沟沟渠和桥桥。遮风避雨的建筑筑筑物的设设计和和其他功功用的的土木工工程结结构的设设计的的科学基基础原原理是相相同的的。而只只是因因为现代代社会会特定的的需要要，这两两个领领域才沿沿着不不同的路路径发发展。相相似的的，关注注作为为遮风避避雨的的建筑物物的主主要营造造者也也不再是是一个个单独的的个体体；相反反的是是由多个个专家家组成的的小组组：规划划师，建建筑师，工工程程师和建建造者者。一个个现代代建筑物物的实实现依赖赖这个个小组集集体的的智慧。建筑物的结构是是是建筑物物的功功能、环环境及及各种社社会经经济因素素共同同作用的的产物物。公寓寓，办办公大楼楼和学学校的不不同在在于它们们实现现的功能能不同同。公寓寓的每每一个可可居住住空间如如起居居室和卧卧室必必须有来来自窗窗户的自自然光光，而浴浴室和和厨房可可以采采用人造造光源源因而可可以安安排在建建筑物物内部。这这种种必要的的设置置对公寓寓的进进深必然然有限限制。另另一方方面，对对办公公大楼而而言，人人造光源源更能能达到均均匀照照明的要要求，因因此，对对自然然光的需需求不不再有建建筑物物进深的的限制制。环境可能影响到到到建筑物物的形形状和外外观。城城市里的的学校校通过使使用空空白的围围墙完完全的封封闭于于城市之之外，而而乡村的的学校校可能发发展成成为景观观的一一个主要要部分分，即使使两者者实现同同样的的功能。最后，建筑物的的的结构被被各种种社会经经济因因素影响响，包包括地价价，租租赁，工工程预预算，分分区限限制。城城市的的高地价价造成成高层建建筑物物，而乡乡村的的低地价价造成成低的建建筑物物。富人人的住住房建筑筑计划划不同于于廉价价的住房房建筑筑计划。有有威威望的办办公大大楼的预预算将将大大地地超过过其他的的办公公大楼。建建筑筑物的大大小和和外形可可能受受到分区区的限限制。在在所有有这些例例子中中，有着着相似似功能的的建筑筑物常常常采用用不同的的结构构。建筑学是建筑物物物的艺术术。事事实上所所有的的建筑学学都是是关于为为了人人类的使使用而而围住的的空间间。在任任何特特殊的建建筑物物中所覆覆盖的的精确活活动——广泛到从从工工厂的一一条装装配线到到一个个家庭的的起居居室——应该规定定几几个内部部区域域的大小小和形形状。这这些空空间也必必须被被安排在在彼此此合乎一一定逻逻辑的关关系中中。此外外，在在建筑物物中的的人类活活动——建筑学中中的的说法是“流通”——需要大厅厅，楼楼梯和电电梯，它它们的尺尺寸受受到预期期荷载载的支配配。建建筑物的的结构构平面图图，总总是建筑筑师的的第一考考虑，是是深入实实现建建筑物意意图的的空间组组织中中的这些些不同同目的的的决定定。好的的平面面组织可可以指指引访客客到达达他们的的在建建筑物中中的目目的地并并且使使他们留留下印印象。他他们也也许是下下意识识地被大大厦很很显然的的各个个单元的的关联联所指引引。相相反地，不不好好的平面面组织织将带来来不便便，浪费费和视视觉混乱乱。此外,一个结结构需要要很好好地被建建造。它它应该有有结构构需要的的和被被选材料料允许许的耐久久性。建建筑学的的未经经加工的的材料料，如石石，砖砖，木，钢钢或或玻璃，部部分分决定了了建筑筑物的结结构并并对建筑筑物进进行表达达。石能抵抗抗压压缩，尽管一起起压压挤的力力几乎乎是不能能确定定的。在在一个个实验室室里压压碎石是是可能能，但是是对于于实际应应用，它它的抗压压强度度则是无无限的的。另一一方面面，石在在抵抗抗各向拉拉力方方面是很很弱的的。任何何空间间跨度的的梁在在支承之之间容容易向下下弯曲曲，梁的的下半半区承受受拉力力。由于于石承承受拉力力的能能力很弱,这种材料料的的梁相对对地比比较短,并且支撑撑间间距比较较小。此此外，石石柱必必须坚固固，其其高宽比比极少少超过10。在石类类建建筑中，门门，窗窗及柱之之间的的空间几几乎都都被迫高高大于于宽，这这源于于石的垂垂直矩矩形美学学。石石在西方方世界界建筑学学中占占有如此此之高高的统治治地位位，以致致，即即使在木木结构构建筑时时期其其适当的的造型型一直被被妥善善保护着着，像像在美国国的乔乔治王时时代。然然后，石石借助助它本身身的构构造类型型，成成为支撑撑楼板板和屋顶顶的墙墙，成为为承重重结构中中的密密排柱，成成为为主要承承受压压力的拱拱形结结构。木是一种纤维材材材料，相相比其其抵抗压压力的的能力而而言，它它更易于于抵抗抗拉力。木木制制梁可能能相对对比石制制梁长长，并且且木制制柱较细细且可可以广泛泛地作作一定间间隔的的排列。由由于于木的自自然性性质常形形成宽宽大于高高的水水平矩形形，这这在日本本建筑筑学中常常被见见到。钢钢的抗抗拉强度度也等等于或大大于其其抗压强强度。已已经观察察过钢钢结构建建筑物物建筑过过程的的任何人人一定定曾注意意到由由细的广广泛地地作一定定间距距排列的的柱及及每个楼楼板的的长梁所所组成成的水平平格状状矩形。木木和和钢的性性质意意味着框框架结结构——一个支撑撑楼楼板和屋屋顶的的骨架——任何的铺铺面面材料都都可能能是必需需的。木木和钢也也准许许悬臂结结构，在在这种结结构中中，梁的的投影影超出支支承的的最后一一个测测点。最后，建筑学不不不仅必须须超过过符合强强度和和空间的的实际际需要，它它也也一定要要使人人得到精精神满满足。建建筑物物应该使使每一一个零部部件形形成一个个美学学的统一一体。因因此，结结构的的侧面和和背面面应该与与正面面具有足足够的的一致性性，可可以使所所有相相关部分分成为为一个独独立的的整体。同同样样地，大大部分分的内部部分区区也需要要在外外部设计计上有有所表现现。正正殿，甬甬道，袖袖廊，半半圆形形壁龛,而且辐射射哥哥德式大大教堂堂的小礼礼拜堂堂，举例例来说说，全部部是在在外部上上看得得见的,所以访客客在在潜在意意识里里意识到到他们们将在里里面找找到什么么。

建筑要要要求有恰恰当的的比例，即即令令人愉快快的虚虚与实、高高与与宽、长长与宽宽的关系系。人人类已经经作过过许多尝尝试用用数学公公式来来解释好好多比比例，如如黄金金分割。然然而而，这些些努力力并没有有被广广泛接受受，尽尽管在设设计各各处透过过一些些尺寸（举举例例来说，一一个个模数是是一个个柱的直直径一一半）的的复测测法已经经收到到很好的的结果果。这种种复测测法帮助助提出出了人类类思想想渴望的的可视视规则。

一个建建建筑物还还应该该有建筑筑师称称作的比比例尺尺，它应应该能能在视觉觉上传传达它的的真实实尺寸。如如长长椅、台台阶或或楼梯栏栏杆等等元素，尽尽管管由于它它们特特别的原原因在在大小方方面有有些微可可变，但但仍然与与人类类的正常常尺度度有关。它们因此也几乎乎乎不可察察觉地地成为精精确计计量整个个大厦厦尺度的的测量量单位。因因这这些单位位对整整个建筑筑物而而言太小小，所所以还需需要其其他中间间尺度度的元素素。楼楼梯和一一个楼楼梯栏杆杆可能能给门口口的尺尺寸一个个提示示，依次次是柱柱廊的高高度，最最后是整整个的的结构廊廊。凡凡尔赛的PetiittTrriaanon在比例尺尺方方面相当当完美美。罗马马的圣圣彼得堡堡由于于缺少小小元素素而让人人很难难感知它它的巨巨大。虽然全装饰在一一一些现代代的建建筑中被被拒绝绝，但它它过去去由于固固有的的美或为为了强强调建筑筑物的的一些重重点而而常被采采用。装装饰品可可能用用于突出出建筑筑物的特特征和和建筑物物目的的的可视视化表表现。因因此，一一个银行行要看看起来像像银行行，一个个教堂堂也应该该同样样地可以以被立立刻确认认。理理想地，任任何何建筑物物应该该通过与与它建建筑上的的邻居居的一些些关系系和地方方地理理学上看看起来来属于它它的位位置。经过建筑学目的的的的成型型，再再受材料料、比比例和设设计者者给定的的比例例尺和特特征支支配，建建筑物物成为建建造它它们的时时代的的理想的的表达达和热望望。历历史性建建筑学学的连续续性式式样是他他们的的时代精精神的的化身。第三课建筑物的的的组成

材料和不同的结结结构形式式联合合组成建建筑物物的各种种不同同部分，包包括括承重框框架，外外壳，楼楼板和和隔墙。建建筑筑物也有有像升升降机，供供暖暖和冷却却，照照明这样样的与与机械和和电力力有关的的系统统。上部部结构构是建筑筑物地地面以上上的部部分，而而下部部结构和和基础础则是建建筑物物地面以以下的的部分。摩天大楼的出现现现得益于19世纪的两两大大发展：：钢骨骨架结构构和旅旅客升降降机。钢钢，作为为一种种建筑材材料，源源于1885年贝色麦麦转转炉的引引入。GusttaaveEiiffeel（18322--19332）将钢结结构构引入法法国。1889年巴黎展展览览会的塔塔和他他为Galeerriedees机械的设设计计表现了了钢结结构的灵灵活性性。艾菲菲尔铁铁塔高984英尺（300米），是是人人类建造造的最最高的结结构，直直到40年后才被被美美国一系系列的的摩天大大楼超超越。第一个升降机是是是在1857年被ElisshhaOOtiis安装于纽纽约约的一幢幢百货货公司。在在1889年，Eifffeel在艾菲尔尔铁铁塔上安安装了了第一个个大尺尺寸的升升降机机，它的的水力力升降机机能在在一个小小时内内运送2350个旅客到到达达顶点。承重框架。直到到到19世纪晚期期，建建筑物外外墙被被用作支支承楼楼板的承承重墙墙。这种种结构构本质上上一种种梁柱模模型，并并且仍然然被用用于房屋屋框架架结构。承重墙结构由于于于需要巨巨大的的墙厚而而限制制了建筑筑物的的高度。例例如如，芝加加哥建建于19世纪80年代16层的Monaaddnocck大厦，较较下下层的楼楼板下下的墙厚厚达5英尺（1.5米）。在18833年，WillliiamLeeBaaroonJJennneyy((18322--19007))采用铸铁铁柱柱支撑楼楼板的的方式以以形成成笼状结结构。由由钢梁和和钢柱柱组成的的骨架架构造最最早用用于1889年。由于于骨骨架构造造，围围墙变成成一个个“幕墙”，胜于起起支支撑作用用。砖砖石一直直被用用作幕墙墙材料料，直到20世纪30年代，轻轻金金属和玻玻璃幕幕墙开始始被使使用。在在钢结结构引入入后，建建筑物的的高度度持续快快速地地增加。

在二次次次世界大大战前前，所有有的高高层建筑筑都是是采用钢钢结构构。战后后，钢钢材的短短缺和和混凝土土质量量的改良良导致致钢筋混混凝土土高层建建筑的的出现。芝芝加加哥的Mariinna塔(19622)是美国最最高高的混凝凝土建建筑。它它的高高度达588英尺(179米)，被伦敦敦的的高达650英尺（198米）的邮邮政政大厦和和其他他塔式建建筑所所超越。

关于摩摩摩天大楼楼构造造观点的的转变变恢复了了承重重墙的使使用。在在纽约城城由EerooSaaariinen于1962年设计的的哥哥伦比亚亚广播播系统大大楼，有有一个由5英尺（1.5米）宽，相相相邻柱的的中心心距为10英尺（3米）的混混凝凝土柱组组成的的环形墙墙。这这个环形形墙实实际上有有效地地组成了了一个个承重墙墙。产产生这种种趋向向的一个个理由由是，采采用建建筑物的的墙壁壁作为一一个筒筒体，可可以非非常经济济地获获得起到到抗风风作用的的足够够硬度。世世界界贸易大大厦是是这种筒筒体方方法的另另一个个例证。相相反反地，刚刚性框框架或垂垂直的的桁架通通常被被用于提提供侧侧向稳定定性。

外壳。建建建筑物的的外壳壳由透明明元素素（窗）和和不不透明元元素（墙墙）所组组成。尽尽管塑料料正在在被使用用，窗窗传统上上还是是使用玻玻璃，特特别是在在学校校，破损损产生生了一个个维护护问题。用用于于覆盖结结构并并由结构构支撑撑的墙元元素由由多种材材料建建造：砖砖，预预制构件件，混混凝土，石石，不不透明玻玻璃，塑塑料，钢钢和铝铝。木主主要被被用于房房屋建建筑，由由于有有火灾的的危险险，它通通常不不用于商商业，工工业和公公用建建筑。

楼板。建建建筑物中中楼板板的构造造依赖赖于所使使用的的基本结结构框框架。在在钢结结构中，楼楼板板或是搁搁置在在钢梁上上的混混凝土板板，或或是表面面附有有混凝土土的波波状钢组组成的的凹板。在在混混凝土结结构中中，楼板板或是是搁置在在混凝凝土梁上上的混混凝土板板，或或是一系系列顶顶端有一一个薄薄板双向向都近近距离排排列的的混凝土土梁，在在其下部部提供供了一个个多余余的空间间。这这种类型型的板板的使用用依赖赖于支撑撑柱或或墙间的的跨度度和空间间的功功能。例例如，在在公寓中中，当当墙和柱柱的间间距在12英尺到18英尺（3.7米到5.5米），最最常常用的结结构是是无梁的的实心心混凝土土板。这这种板的的下部部可以用用作其其下层空空间的的天花板板。办办公大楼楼中常常使用波波纹钢钢楼板，这这是是因为波波纹钢钢楼板的的波纹纹当由另另一块块金属板板盖上上时，可可以形形成电话话线和和电线通通道。

机械和电电电力系统统。一一个现代代建筑筑不仅包包括它它所需要要的空空间（办办公室室，教室室，公公寓），还还包包括帮助助提供供舒适环环境的的机械与与电力力系统的的辅助助空间。在在摩摩天办公公大楼楼中，这这些辅辅助空间间可能能构成总总建筑筑面积的25%。在办公公大大楼中，供供暖暖，通风风，电电力和卫卫生管管道系统统的重重要性体体现在在工程预预算的的40%被分配给给它它们。因因为使使用带有有不能能开窗的的密封封性建筑筑屋的的增加，精精细细的机械械系统统被用于于通风风和空调调。渠渠道和管管道携携带来自自中央央风扇室室和空空气调节节机的的新鲜空空气。悬悬吊在上上部楼楼板结构构下面面的天花花板，隐隐藏着管管道系系统，还还包含含照明设设备。用用于动力力和电电话通讯讯的电电力配线线，也也被安置置在天天花板空空间内内，或被被埋置置在楼板板结构构中的管管道内内。

已经有有有种种尝尝试将将机械和和电力力系统通通过坦坦白地表表达它它们以合合并到到建筑物物的建建筑学中中。举举例来说说，在在爱荷华华州首首府得梅梅因的的美国共共和保保险公司司大楼楼（1965），管道道和和楼板结结构以以一种有有组织织和优雅雅的形形式暴露露在外外，用吊吊顶进进行分配配。这这种方法法使得得减少建建筑物物的花费费成为为可能，并并且且可以允允许改改革，例例如在在结构的的跨度度方面。

地基与基基基础。所有有的的建筑物物都支支撑在地地面上上，因此此，土土体的性性质成成为任何何建筑筑设计中中极端端重要的的考虑虑因素。基基础础的设计计依赖赖于许多多土体体的要素素，如如土的类类型，土土壤的层层理，土土层的厚厚度和和它的压压缩性性，以及及地下下水的状状态。土土壤很少少有一一个单一一的成成分。它它们通通常是不不同厚厚度土层层的混混合物。为为了了评估，土土壤壤被按照照颗粒粒大小分分为不不同等级级，它它们从淤淤泥到到粘土到到砂到到砂砾到到岩石石依次增增加。大大体上，较较大大颗粒土土的负负载能力力将会会强于较较小的的一些。最最硬硬的岩石石可以以高达每每平方方英尺100吨（每平平方方米976..5公吨）的的负负载，但但是最最软的淤淤泥所所能承受受的负负载只有有每平平方英尺0.25吨（每平平方方米2.44公吨）。所所所有表面面以下下的土都都处在在受压状状态中中，说得得更精精确一些些，这这些土承承受与与作用在在其上上的土柱柱重量量相等的的压力力。许多多土（除除了大多多数的的砂和砾砾石以以外）显显示出出弹性性性质——在荷载作作用用下受压压变形形，当荷荷载解解除后可可以回回弹。土土壤的的弹性常常常依依赖于时时间，也也就是说说，土土的变形形可能能发生在在荷载载作用后后从数数分钟到到数年年的时间间长度度上。超超过一一个时段段，如如果建筑筑物作作用在土土体上上的负载载高于于土的天天然压压实重量量，它它可能产产生沉沉降。相相反地地，如果果建筑筑物作用用在土土体上的的负载载小于土土体的的天然压压实重重量，它它可能能隆起。土土也也可能在在建筑筑物自重重作用用下产生生流动动，就是是说，它它很容易易被压压挤出。

由于压压压实和流流动效效应，建建筑物物趋向于于沉降降。例如如比萨萨和博洛洛尼亚亚的斜塔塔，不不均匀沉沉降能能产生破破坏效效果——建筑物可可能能倾斜，外外墙墙和隔墙墙可能能产生裂裂缝，窗窗户和门门可能能够变得得不起起作用，并并且且极端的的情况况是建筑筑物可可能倒塌塌。尽尽管在某某些极极端条件件下，像像墨西哥哥城的的情况，能能产产生严重重的后后果，但但是不不均匀沉沉降并并不是那那么严严重。过过去100年以来，那那那里地下下水水水位的变变化已已经使一一些建建筑物沉沉降超超过10英尺（3米）。由由于于这种运运动能能发生在在施工工工程中中和其其后，仔仔细分分析在建建筑物物下土的的行为为显得非非常重重要。

土的巨巨巨大的可可变性性导致基基础问问题多样样的解解决方法法。在在地表附附近存存在坚硬硬土时时，最简简单的的解决方方法是是把柱放放置在在一个小小的混混凝土板板上（扩扩展基底底）。土土较软的的地方方，有必必要将将柱荷载载传递递到一个个较大大的面积积上，在在这种情情况下下，则在在整个个建筑物物底下下采用连连续的的混凝土土板（筏筏或席）。地地表附近的土土体不能承载载建筑物重量量时，木制，钢钢制或混凝土土制桩被打入入以加固土体体。

建筑物物物的施工工工程程自然是是从基基础到上上部结结构。但但是，设设计工程程则是是从屋顶顶到基基础（沿沿重力力的方向向）。过过去，基基础不不依照系系统调调查。科科学设设计基础础的方方法已经经在20世纪内得得到到发展。美美国国KarllTerrzaaghi的先锋研研究究，利用用土力力学和探探测及及测试程程序技技术，使使精确确预报基基础的的行为成成为可可能。过过去基基础的破破坏，像像经典的的例子子——比萨斜塔塔，已已经变得得几乎乎不存在在。然然而，基基础仍仍然是许许多建建筑物一一个隐隐藏而昂昂贵昂昂贵的部部分。第四课高层建建建筑FazlurRahhmaankkhaan大体上建筑施工工工工艺学学方面面已经有有许多多进步,在超高层层的的设计和和施工工上已经经取得得了惊人人的成成就。高层建筑早期的的的发展开开始于于钢结构构。钢钢筋混凝凝土和和薄壳筒筒系统统已经经经济而而竞争性性地被被用于大大量的的住宅和和商业业目的的的结构构。由于于新型型结构系系统的的创新和和发展展，现在在从50到100层的高层层建建筑遍布布全美美国。更大高度的要求求求增加了了梁柱柱的尺寸寸以使使建筑物物刚性性更强，以以便便在风荷荷载作作用下建建筑物物将不会会产生生超过一一个可可接受限限度的的摆动。过过度度的侧移移可能能导致隔隔墙，天天花板和和其他他建筑细细部的的重复性性损害害。此外外，过过度侧倾倾可能能使建筑筑物的的居住者者因为为对摆动动的知知觉而导导致不不便。钢钢筋混混凝土和和钢结结构系统统，能能充分利利用整整个建筑筑物固固有潜在在的劲劲性，因因而不不需要额额外加加劲以限限制侧侧倾。例如，在一个钢钢钢结构中中，经经济性由由建筑筑物房屋屋面积积每平方方英尺尺钢的全全部平平均数量量来定定义。图图一中中的曲线A采用层逐逐渐渐增加的的数量量表现传传统框框架的平平均单单位重。曲曲线线B则表现框框架架受到所所有横横向荷载载保护护下的平平均钢钢重量。上上下下边界之之间的的间隙则则表现现传统梁梁柱框框架为高高度付付出的额额外费费用。结结构工工程师已已经发发展了可可消除除这一额额外费费用的结结构系系统。钢结构体系。因因因为一些些类型型的结构构改革革，钢高高层建建筑物得得到了了发展。此此改改革被用用于办办公大楼楼和公公寓的建建造。带有刚性带式桁桁桁架的框框架。为为了将一一个框框架结构构的外外柱约束束于内内部的垂垂直梁梁架,可能在建建筑筑物中部部和顶顶部采用用一个个刚性带带式桁桁架的系系统。这这一系统统的最最好例证证是在在密尔瓦瓦基的的威斯康康辛州州第一银银行建建筑物(199774)。框架筒体。只有有有当建筑筑物突突出地面面的所所有的柱柱构件件能够彼彼此连连接使整整个建建筑物成成为一一个空心心筒体体或一个个劲性性箱体时时，一一幢高层层建筑筑的整个个结构构才能最最有效效。这种种特殊殊的结构构体系系第一次次大概概是用于于芝加加哥的43层楼高的的德德威特栗栗木钢钢筋混凝凝土公公寓。而而这一一系统最最重要要的应用用是纽纽约的110层楼高的的世世界贸易易中心心的钢结结构双双塔。对角柱桁架支撑撑撑筒体。建建筑筑物的外外柱可可以被适适当的的分隔却却仍能能通过在在梁柱柱中线处处交叉叉对角构构件连连接使之之作为为一个筒筒体而而共同工工作。这这种简单单而又又极其有有用的的系统最最早被被用于芝芝加哥哥的约翰翰汉考考克中心心，其其仅仅使使用了了传统的40层楼高建建筑筑的用钢钢量组合筒体（束筒筒筒）。由于于对对更大更更高的的建筑物物的持持续需求求，框框架筒和和对角角柱桁架架支撑撑筒可能能采用用组合使使用的的形式以以创造造更大的的筒，并并仍可以以保持持高功效效。芝芝加哥110层楼高的的西西尔斯瑞瑞巴克克总部有9个筒，由由三三排建筑筑物组组合而成成。一一些个别别筒体体终止在在建筑筑物不同同的高高度，证证明了了无限建建筑可可能性的的结构构观念。西西尔尔斯塔高1450英尺（442m），是世世界界上最高高的建建筑。

薄壳筒体体体系。筒结结构构体系的的发展展提高了了高层层建筑抵抵抗侧侧向力（风风和和地震作作用）和和飘移（建建筑筑物的侧侧向运运动）的的能力力。薄壳壳筒使使筒结构构体系系有了进进一步步的发展展。薄薄壳筒的的进步步是利用用（高高层）建建筑的的外表面面（墙墙和板）作作为为与框筒筒共同同作用的的结构构构件，为为高高层建筑筑抵抗抗侧向荷荷载提提供了一一个有有效的途途径，而而且可获获得不不设柱子子，节节省成本本，使使用面积积与建建筑面积积之比比很高的的室内内空间。

由于薄壳壳壳表面的的作用用，筒体体的框框架构件件数量量减少，使使得得结构更更轻，费费用更少少。所所有标准准柱和和外墙托托梁都都采用标标准型型钢，使使得组组合构件件的使使用和花花费最最小化。四四周周外墙托托梁的的深度要要求也也被减少少，而而且楼板板上的的顶梁对对有用用空间的的占用用会达到到最小小。这种种结构构系统已已经被被使用于54层楼高的的匹匹兹堡的的梅隆隆银行中中心。

混凝土体体体系。虽然然采采用钢结结构建建造的高高层建建筑开始始很早早，但是是钢筋筋混凝土土高层层建筑的的快速速发展在在办公公大楼和和公寓寓方面对对钢结结构体系系产生生了很大大的挑挑战。

框架筒体体体。由上面面讨讨论到的的，高高层建筑筑最早早的框架架筒体体概念应应用于于43层楼高的的德德威特栗栗木公公寓。在在这一一建筑物物中，外外柱以中中心距距为5.5英尺（168米）的间间隔隔排列，内内柱柱则用于于支撑撑8英寸厚的的混混凝土平平板。

筒中筒。另另一个用用于办办公大楼楼的钢钢筋混凝凝土结结构体系系是将将内部框框架筒筒体与传传统的的剪力墙墙工艺艺相结合合。这这种体系系由间间距很小小的柱柱子构成成的外外框架筒筒与围围绕中心心设备备区的刚刚性剪剪力墙内内筒组组成。这这种被被称为筒筒中筒筒的体系系使设设计目前前世界界上最高高（714英尺或218米），总总费费用只相相当于于传统35层楼高的的剪剪力墙结结构体体系的轻轻型混混凝土建建筑（52层楼高的的休休斯顿的的壳广广场建筑筑）成成为可能能。结合混凝土和钢钢钢的体系系也得得到发展展，这这方面的的一个个例子是是由Skiddmmoree,Owiinggs和Merrrrill发展的复复合合体系。它它是是采用间间距很很小的混混凝土土外框架架筒包包围钢框框架内内筒组成成，因因此兼有有钢筋筋混凝土土和钢钢结构体体系的的优点。在在新新奥尔良良的一一个52层楼高的的壳壳广场建建筑便便是以这这一体体系为基基础。第五课环境工工工程环境工程是有关关关由结构构，机机器，系系统和和人类的的活动动引起的的污染染的一个个工程程分支。文文明明的发展展已经经引起许许多地地球生态态系统统的紊乱乱，造造成空气气，陆陆地和水水的污污染。环环境工工程师的的责任任不仅在在于设设计系统统以缓缓和这一一污染染，而且还需需要要教育人人们保保护他们们周围围的环境境免受受其他污污染。环环境工程程的实实践被划划分为为以下各各种不不同层次次。水质处理。在许许许多情况况下，河河流，湖湖泊和和海洋已已经被被由住宅宅，商商业，和和工业业源点排排放的的液态废废料污污染。这这些水水体许多多已经经由于20世纪70年代的一一次次运动被被开垦垦装配上上新的的废水处处理设设备并且且一些些旧的设设备也也得到了了改良良，可以以采用用物理化化学和和生物学学方法法从液态态废水水中除去去污染染物。有有机物物使河流流和湖湖泊中的的氧气气耗尽，并并因因此导致致鱼类类的死亡亡和有有毒的臭臭气。物理化学和生物物物学工序序可以以取去大大量的的有机物物，连连同来自自废弃弃河流上上漂浮浮的浮渣渣和滑滑脂。化化学消消毒可以以使废废弃河流流中的的细菌，病病毒毒和原生生生物物钝化。物物理理化学方方法用用于除去去废弃弃河川中中的固固体化学学物，所所用的方方法有有过筛，砂砂和和砂砾分分离，化化学凝结结和单单纯沉淀淀。生生物学方方法有有加菌滤滤渣，接接触塔和和生物物圈。这些处理方法应应应用到住住宅，商商业和工工业废废水上，已已经经降低了了许多多河流，湖湖泊泊和海洋洋的污污染程度度。然然而，大大部分分地区存存在着着清理不不完全全的情况况。在在许多其其他地地区的暴暴风雨雨期间发发生未未经处理理的卫卫生废污污和大大量废水水的无无限制排排放。这这些排放放物来来源于携携带卫卫生废污污和大大量垃圾圾的管管道。在在暴风风雨期间间，陆陆地上的的杂质质混合着着管道道里的卫卫生废废污，并并且废废水量超超过了了管道的的承载载量；在在它能能到达废废水处处理设备备前，这这一混合合物的的部分就就流了了最近的的水体体。通常常，建建造一整整套全全新的分分开卫卫生废污污的管管道价格格太昂昂贵。但但是，一一些都市市，像像芝加哥哥，已已经开始始采用用建造一一个能能在暴风风雨期期间储存存大量量流量的的深地地下隧道道，废废水可以以合理理的速率率进出出处理设设备的的系统来来解决决这一问问题。在那些废水一定定定会进入入湖泊泊和干的的河川川的地方方，必必须采用用更高高水平的的处理理措施，包包括括营养物物和胶胶质物的的除去去。物理理化学学和生物物学处处理方法法被用用于废水水的处处理。此此外，在在生物方方法处处理后，化化学学制品被被用于于营养物物的沉沉淀，和和紧接接着固体体残留留物的凝凝结和和过滤。在在一一些情况况下，粒粒状的活活性碳碳或膜被被用于于废弃河河川的的附加净净化。因因为任何何可见见的污染染对水水域的形形状产产生的破破坏,所以这种种更更高水平平的处处理是可可取的的。此外外，这这种处理理还可可以对水水域上上由营养养物磷磷和氮引引起的的潜在的的富营营养化效效应起起防止作作用。对于有废水排放放放而下游游又用用于饮用用水源源的河流流，需需要特别别注意意的不仅仅有废废污中有有机物物的排除除，还还有使微微生物物钝化进进行的的消毒程程序。还还需要关关心的的是来自自工业业生产的的有机机化学污污染物物或者沿沿河农农田使用用的杀杀虫剂和和除草草剂污染染的河河川世界上比较普遍遍遍的是对对排入入河川的的废水水进行间间接的的重复利利用。同同时，只只要排排放物经经过适适当的处处理，并并且有机机化学学污染物物被消消除，也也是可可以被接接受的的。比较较不可可接受的的是直直接重复复使用用废水作作饮用用的用途途，甚甚至是在在高度度处理之之后。最最关心的的则是是疾病爆爆发的的可能性性。但但是，一一些国国家，像像以色色列，出出于需需要做试试验，在在物理化化学处处理前通通过在在成熟作作用的的地沼中中长时时间储存存废水水来重复复使用用。重复复使用用废水，紧紧接接着进行行可取取的处理理，再再用于农农作物物的灌溉溉和为为高尔夫夫课程程浇水，这这种种方法已已经变变得相当当普遍遍和可接接受，尤尤其是在在干燥燥性气候候下。此此外，某某些特特定地区区如那那不勒斯斯，佛佛罗里达达和欧欧文，加加州,已经装配配双双重的水水系，一一方面处处理过过的废水水用于于户外住住宅，商商业，以以及消消防用水水等用用途，另另一方方面保留留高质质量的水水用于于潜在的的需要要。在其其他的的情况，大大型型工业产产业直直接从河河川中中取水用用于工工业上的的冷却却。废水固体物质处处处理。从废废水水中通过过物理理化学和和生物物学方法法分离离出来的的有机机和无机机的固固体必须须进行行脱水,采用生物物和和化学方方法使使之稳定,并且需掩掩埋埋在受约约束的的垃圾场,焚烧或者者堆堆制成肥肥料。有有些固体体不一一定要脱脱水，而而是能直直接应应用到陆陆地的的一些环环境，接接着是生生物稳稳定过程程。可可以举出出很多多这样的的例子子，如在在密尔尔瓦基，威威斯斯康辛州州，固固体被加加工作作肥料。不幸的是，在世世世界的许许多地地方，包包括美美国的东东海岸岸，固体体废物物既不是是再生生作陆地地也不不是焚烧烧作能能源，而而是用用船或者者管道道运送到到大海海再直接接向海海水中倾倾卸。我我们希望望这种种做法会会被废废止，而而焚化化作能量量供应应以及堆堆制成成肥重复复利用用于土地地将会会代替海海洋倾倾卸处理理。在在固体废废物堆堆肥的地地方，有有毒的和和重金金属必须须在源源点被除除去。处理废水中的固固固体废物物的方方法有挤挤压，皮皮带，离离心分分离机以以及流流化床火火炉脱脱水。已已经受受到相当当注意意的另外外一种种方法是是容器器堆肥。垃圾处理。在陆陆陆地上的的废物物和垃圾圾的不不加选择择的倾倾卸已经经引起起严重的的污染染问题。垃垃圾圾处理可可以控控制在一一个设设计和操操作很很好的垃垃圾掩掩埋场，而而且且这可能能是特特定的小小社区区的一个个适当当方法。然然而而，在中中型和和大型社社区用用于垃圾圾处理理的土地地正在在严重缩缩减，而而且垃圾圾堆肥肥在陆地地上的的重复使使用可可能已经经被限限制应用用。对对大多数数社区区适当的的系统统似乎是是垃圾圾的焚化化，通通过燃烧烧有机机材料来来回收收能量。来来自自热反应应堆以以及废水水处理理厂焚烧烧固体体废物的的火炉炉的空气气发生生发射系系统必必须设计计成能能防止化化学品品和微粒粒子空空气污染染。这这些空气气发射射系统包包括静静电沉淀淀和加加力燃烧烧室。有害废物处理。不不幸的是是，由由于来自自工业业和商业业活动动以及公公众代代办站的的长期期非法倾倾卸和和洗涤，乡乡间间和地下下水已已经变得得混乱乱并且被被污染染。来自自倾卸卸处理地地的废废物储存存容器器的去除除必然然地是个个很慢慢的方法法，并并且一个个经核核准的处处理基基地必须须存在在并发展展。被被污染的的土壤壤和地下下水的的净化是是个更更慢的方方法，净净化工艺艺必须须被设计计并实实行。例例如，被被有机化化学物物污染的的水应应慢慢从从蓄水水层中抽抽取，然然后通过过空气气脱膜或或粒状状活性碳碳吸附附作用除除去污污染物。经经净净化后的的水再再回注入入蓄水水层，这这个工工程则需需要数数年才能能完成成。在一一些情情况下，这这可可能是不不便的的，因为为这对对那些必必须使使用这些些地下下水作饮饮用供供给的社社区，会会造成健健康危危害。空气污染控制。柴柴油驱动动的卡卡车和不不受限限制的汽汽油机机使环境境中废废烟增加加，工工业烟囱囱则带带来污染染。在在美国，1987年环境保保护护组织出出版的的统计表表显示示，每年年有磅（公斤）的的有有毒化学学品被被释放到到空气气中，当当一亿亿人居住住的时时候，其其他的的空气污污染物物主要来来自于于汽车，超超过过联邦标标准。像像洛杉机机这样样的大城城市的的地方烟烟雾则则由各社社区的的活动引引起。在在美国中中西部部由工业业烟囱囱排放的的废气气引起的的酸雨雨降落在在了东东北部和和加拿拿大的森森林和和湖泊上上。虽然已经做了很很很多空气气净化化的尝试试，但但是解决决的行行动还是是受到到很大的的限制制。工艺艺学上上可用于于除去去空气中中的颗颗粒物质质和化化学污染染物的的方法是是可用用的（例例如多多样性火火炉，流流化床反反应堆堆以及究究竟久久经考验验的空空气发射射技术术），但但是代代价昂贵贵，并并且过程程缓慢慢。饮用管理。安全全全高质量量的饮饮用水的的可用用性是现现代文文明中一一个重重要的要要素。

源点。通通通过撤回回来自自河川的的饮用用水的间间接废废水利用用是一一个可行行并且且经济的的供给给社区饮饮用水水的方法法，特特别是在在滨水水地区。水水必必须经过过消毒毒处理以以使微微生物污污染物物钝化，还还必必须进行行物理理化学处处理以以除去有有机和和无机污污染物物。

其他的的的饮用水水源是是自然湖湖泊和和水库。它它们们往往优优于河河水，并并且它它们可作作多重重用途，如如给给排水和和水力力电气的的动力力。这些些湖泊泊的部分分区域域的受限限制的的娱乐使使用是是很寻常常的。

地下的的的蓄水层层是一一个饮水水的通通常源点点，并并且其质质量相相当高，除除了了那些化化学污污染已经经发生生的地方方。在在世界的的一些些地区，蓄蓄水水层能被被开垦垦的地表表水回回灌。

在世界界界许多地地区的的一个严严重的的问题是是在低低降水和和降雪雪期间纯纯净饮饮水的短短缺。一一场大规规模旱旱灾发生生在1989年美国东东海海岸的春春天。在在旱灾中中出现现水资源源短缺缺的两个个原因因是：许许多饮饮水供给给系统统没有能能计划划充分以以应对对旱灾；；相对对低的水水价使使大量水水被浪浪费。

质量。必必必须审慎慎选择择最纯净净的水水用于饮饮水，如如地下水水，泉泉水，或或高地地湖泊，然然后后对其源源点进进行强制制性保保护。预预防地地下水的的化学学污染是是极其其重要的的，其其可以通通过明明智的控控制地地表水沿沿岸的的使用来来实现现。湖泊泊能被被用于娱娱乐及及水源。然然而而如此的的混合合应用需需要作作很好的的计划划。

供给水水水的净化化与分分水岭的的规划划和控制制一样样重要。在在源源点质量量相当当好的地地方，化化学消毒毒，凝凝结，过过滤就就足够了了。如如果水是是来自自含泥量量多并并遭受有有机物物污染的的河川川供给，则则需需要额外外的处处理措施施。在在20世纪80年代，净净水水工艺有有了大大幅的进进步。臭臭氧已经经成为为一种消消毒剂剂的选择择，因因为它是是对细细菌，病病毒和和原生动动物消消毒的最最有效效的消毒毒剂，并并且它不不像氯氯，当水水中存存在有机机物质质的时候候，它它不会形形成致致癌副产产物。经经济内嵌嵌或直直接的过过滤可可以用于于净化化许多高高地供供给。和和臭氧氧结合，这这种种方法对对许多多未过滤滤水供供给是能能适用用的。粒粒状的的活性碳碳可以以除去水水中产产生味道道和气气味的物物质，并并且能吸吸收有有害的有有机化化学物质质。

对自来来来水污染染最后后的屏障障是配配水系统统的小小心管理理。化化学制品品能被被添加到到已净净化水中中以抵抵消系统统的腐腐蚀状态态，如如此可大大大减减少铅管管系统统接合处处对铅铅的滤去去量。而而且水管管能填填塞水泥泥砂浆浆并保持持奔流流以预防防脏水水。

其他方面面面。环境工工程程学可以以用于于区域性性问题题的解决决。变变得富营营养化化和藻类类繁盛盛的池塘塘和湖湖泊不能能被用用于娱乐乐，并并且这水水如果果被用于于饮用用可能是是有害害的。海海港处处水的无无差别别的处理理和随随之发生生的海海滩污染染能通通过适当当的规规则和强强制执执行来预预防。最最后，还还必须须发展对对景观观地废物物的最最佳处理理方法法。第六课：取暖，通通风，和空调调取暖，通风，和和和空调系系统是是环境工工程的的主要方方面，就就最新的的概念念而言，他他包包括建筑筑工程程的所有有方面面：比如如说给给排水工工程，隔隔音工程程及室室内布置置工程程。环境境工程程的概念念就标标志着建建筑的的所有因因素都都有着内内在的的联系。取取暖暖可由照照明设设备提供供，举举个例子子：管管道是影影响空空调系统统的重重要因素素，同同时，它它也能能影响结结构的的设计。虽然目前有条文文文对建筑筑的种种种限制制，但但是这个个科目目还是被被延伸伸到交通通工具具中，如如：大大客车，飞飞机机，轮船船，航航天器和和潜艇艇。这些些都有有着很高高的特特殊要求求。取取暖，通通风，和和空调系系统在在目前的的背景景下，将将被定定义为控控制一一个封闭闭空间间的环境境这一一普遍的的关系系。除了了使人人安逸的的设备备外，许许多工工业进程程都依依赖着一一个稳稳定的大大气层层，如此此以来来，工程程的分分支则覆覆盖了了一个相相当大大的应用用范围围。取暖暖系统统涉及到到提高高温度以以达到到高温环环境。通通风系统统则涉涉及到提提供新新鲜空气气和抽抽出那些些被污污染或含含有杂杂质的空空气。空空调系统统则包包括了取取暖和和通风系系统的的功能，而而且且还增加加了降降温功能能，调调节湿度度和洁洁净空气气，过过滤灰尘尘，细细菌和空空气中中的杂质质。在历史上，人们们们生火在在自己己周围取取暖是是最容易易做到到的，而而且无无疑的是是木材材是最初初的燃燃料。首首先在在洞穴中中，由由石器时时代遗遗留下来来的炉炉边可以以说明明，后来来就在在泥土或或是草草地上生生火。发现木炭可以由由由木材制制得，而而且是一一种无无烟的燃燃料，这这被看作作在适适当的地地方的的一个简简单的的进步，那那些些地方仅仅仅需需要适度度取暖暖，如中中国，日日本，以以及地地中海沿沿岸。另外一个进展就就就是气孔孔和烟烟窗的出出现。首首先是在在屋顶顶中央开开个简简单的孔孔，而而后来则则连着着壁炉，这这种种发明源源于欧欧洲13世纪。烟烟和和汽水将将不再再蔓延于于生活活空间。火炉在公元前66600年在中国国出出现并使使用。它它比壁炉炉更节节省热量量。火火炉从俄俄罗斯斯传到德德国和和欧洲的的大部部分国家家。及及到今天天它还还在被使使用，而而且还是是一家家人的焦焦点地地方。火火炉有有横过大大西洋洋进入美美国，在在那里，本本杰杰明.富兰克林林于1744年改进发发明明设计，但但其其先行者者却是是那些传传统的的大腹便便便的的火炉。将近于18世纪纪纪末期，首首先先对壁炉炉进行行科学精精制好好像归功功于物物理学家家本杰杰明.汤姆生。计计计算rumffoord。他的目目的的是在使使用耐耐火粘土土团和和使用罩罩盖时时提高明明火的的使用效效率。这这两项设设计减减少了总总的辐辐射热量量。由由于他的的想法法并没有有被接接受，而而导致致严重的的燃料料浪费持持续至至今。在烧火加热的同同同时对外外部空空间加热热，这这在现在在被描描叙为中中央取取暖系统统，由由希腊Laceeddaemooniaanss发明，并并且且第一个个使用用到加热热楼板板中。在在城市市Epheessus中的大神神殿殿被认为为使用用褐煤作作为燃燃料，将将暖气气通过气气孔导导入地板板中。虽然希腊人认识识识到集中中取暖暖的优点点，但但是罗马马人才才称得上上古代代最伟大大的供供暖技师师。他他们发明明了独独特的火火坑供供暖系统统。地地板提升升了底底座，热热气从从熔炉中中被导导入地板板下面面空间。暖暖气气通过埋埋在墙墙里的中中空的的赤陶导导管。这这一系统统在整整个欧洲洲都可可以找到到，可可见当时时罗马马文化的的繁荣荣。在意意大利利，火坑坑供暖暖装置仅仅仅应应用于浴浴室内内。在凉凉爽的的地方如如英国国，则不不仅仅仅应用于于浴室室，也用用于起起居室，和和有有时需要要取暖暖的一些些房间间里。如此科学技术的的的发展和和精炼炼随着罗罗马帝帝国的衰衰弱和和城市的的毁灭灭而终止止。那那些黑暗暗时期期似乎又又回到到了原始始生活活。城堡堡和住住宅使用用那些些如同原原始人人类一样样粗糙糙地取暖暖，在在通风良良好的的大厅的的石板板上用原原木燃燃烧取暖暖。依依旧用庞庞大而而沉重的的兽皮皮保暖，这这样样持续了1500年后，舒舒适适的罗马马的火火坑供暖暖系统统被重新新发现现并用于于现代代城市。在18世纪和119世世纪初的工工工业革命命出现现了以蒸蒸汽机机作动力力。这这也提供供了新新的取暖暖方法法。最初初用于于工厂和和磨坊坊。蒸汽汽在导导管中输输送被被大规模模用于于取暖而而不仅仅限于工工业需需求，还还可以以为学校校，教教堂，法法院，议议会大厅厅，甚甚至家庭庭和园园艺的温温室提提供暖气气。蒸汽表面非常烫烫烫，导致致在空空中有烘烘烤似似的作用用，常常常伴有有燃烧烧残骸一一般的的异味，而而用用热水的的优点点在于有有一个个比较低低的表表面温度度和比比蒸汽更更温和和一般的的影响响。它在1830年被接受受。第一套热水取暖暖暖系统安安装在在伦敦的的新西西大教堂堂医院院，用这这种方方式取暖暖时，热热水在低低压下下能不断断地流流向主要要的地地方。它它利用用散热器器，对对流暖炉炉，插插入地板板及天天花板的的取暖暖系统，用用扇扇子将暖暖气分分配到不不同的的地方的的方法法。在1831年，英英英格兰人JocoobbPeerkkins获得高压压热热水系统统的革革新方法法的专专利权。这这种种系统就就是通通过一个个卷成成圈的连连续循循环的坚坚固导导管接收收从暖暖气炉的的热量量，运输输水在在一个封封闭的的系统绕绕圈配配置在建建筑中中，在弯弯管中中循环流流动。这这一系统统获得得了相当当大的的推广。尽尽管管它具有有很高高的温度度，他他的装备备比那那些用于于低压压设备中中的大大而重的的铸铁铁导管相相比显显得小而而整洁洁。高压压热水水的原理理它已已经在一一个现现代的系系统中中复兴，它它首首先遍布布欧洲洲，后来来传向向其他各各地，主主要用于于工业业取暖。大概直到19世世世纪才产产生对对封闭空空间采采取某种种形式式诱导通通风的的需要。那那时时所建的的集会会礼堂，剧剧院院，教堂堂要容容纳数百百甚至至数千人人。在在工业中中，一一些改良良蒸汽汽的气压压在汽汽油灯工工作间间的磨坊坊中作作为动力力，来来抵消那那些增增大的却却作废废的比例例。矿井在最早时期期期的通风风技术术是采用用在其其通风口口的最最底部用用暖气气炉燃烧烧。而而一些建建筑的的最初通通风系系统就起起源于于上叙方方法。例例如：重重建于于1837年的伦敦NewHHoussess国会厅。会会会场的空空气排排出便采采用焦焦碳燃烧烧的方方法。早早高高高的通风风口的的最底部部空间间不停地地保持持燃烧。那那些些保留哥哥特式式建筑的的外形形特征的的建筑筑却不再再使用用通风口口。新新鲜空气气从河河岸的通通风口口吸入而而室内内空气通通过出出风口穿穿过国国会大厅厅地板板下的隧隧道而而被导入入泰吾吾士河中中。虽然旋转式的电电电扇早在16世纪就发发明明了，但但从18世纪在工工业业中安装装了蒸蒸汽机驱驱动风风扇以来来，一一直没有有找到到一种方方便的的动力供供给，直直到无所所不在在的电流流的出出现。压力通风系统是是是一种早早期通通风道中中的蒸蒸汽管加加热空空气把供供热和和通风结结合起起来的方方法。其其压力也也是由由蒸汽驱驱动的的鼓风机机提供供。热空空气在在压力的的作用用下通过过管道道被运输输到建建筑物的的各个个部位。学学校校，医院院和工工厂都是是采取取这种方方法取取暖的。蒸发冷却可能最最最初出现现印度度。在那那里人人们把湿湿的草草席挂在在向风风一边的的空地地上，结结果可可以冷却却至11到17摄氏度，席席席子可以以手工工保湿或或在它它上面穿穿孔，这这样的系系统利利用了空空调的的一个最最基本本的原理理。“空调”这一专专业名词词的出出现归功功于StuaarrtWW.CCrammerr，他在1907年向美国国棉棉花制作作商协协会提交交了一一个关于于纺织织工厂湿湿度控控制的论论文。控控制纺织织品的的潮气等等同于于在大气气中增增加水蒸蒸气，这这很早就就被认认为是空空调，但但它却不不是。不不过直到1911年，当WillliisCCarrrieer出版了他他多多年来的的研究究成果后后，具具有科学学基础础的空调调诞生生了。从空调的发展历历历史来看看，从从生产质质量到到空调设设备一一步，在19世纪20年代大剧剧院院，大商商场，和和办公大大楼上上都安装装了空空调设备备。空空调的经经济价价值是显显著的的。空调调的发发展成为为一个个主要的的工业业。不过过我们们期待更更新的的冷却技技术的的出现。在19世纪末期期，取取暖和通通风系统统的设设计很大大程度度上是凭凭经验验，科学学方法法的发展展在19世纪90年代得到到了了改变，一一战战前，研研究工工作是由Beliinn-Chharrlottteenbuurgg大学和其其它它的一些些部门门担任。战战争争过后，许许多多国家都都开始始了研究究，尤尤其在联联合王王国，美美国，德德国，瑞瑞典和和法国，所所有有的这些些研究究，使现现代空空调的影影响不不断提高高。第七课桥梁

桥梁是跨越如如如河流、山山谷谷这样障障碍的的一种建建筑，从从而提供供交通通便利，到到目目前为止止，大大部分桥桥梁都都是公路路桥或或铁路桥桥。大大量的高高架桥桥于19世纪在欧欧洲洲建成，目目的的是保持持其运运河中船船舶的的航行。最最小小的一座座桥在在纽约市市的肯肯尼迪机机场，它它主要是是把滑滑行飞机机拖到到跑道上上服务务的。人类建成的第一一一座桥类类似于于原始人人在孤孤立地带带建成成的。早早期人人类的工工具和和建筑技技术如如同原始始人类类一样都都是最最初级的的。他他们只要要经过过最少的的加工工和安装装即可可建成。在森林里，随处处处可得结结实的的木材和和圆木木，那时时侯的的桥极可可能是是由一根根或并并排的几几根圆圆木建成成，可可能在其其上覆覆一些木木枝或或草垫以以方便便行走。处于热带地区的的的印度、非非洲洲、和南南美洲洲纤维藤藤被用用来建成成悬索索桥，这这些藤藤被系在在小河河或山谷谷两边边的树上上或岩岩石上。一一根根或更多多的藤藤被踩在在上面面行走，其其它它的则排排列在在膏腴几几英尺尺的地方方，用用作手扶扶用。虽虽然藤索索桥通通常不稳稳定。但但有很多多用incaas建成藤索索桥桥有足够够的坚坚固和稳稳定性性，被用用于西西班牙士士兵和和它们马马匹的的通行。在岩石地区，石石石头被用用来建建桥，横横跨河河流以很很小的的间距布布置石石碓作为为桥墩墩，然后后用平平坦的石石头横横过相邻邻的桥桥墩就建建成连连接两岸岸的通通道，大大部分分的石桥桥就是是这种类类型，叫叫做鼓掌掌桥。现现在在Darttmmoor、英格兰兰仍仍然可见见，不不过它们们都建建于中世世纪甚甚至更晚晚。原始桥梁的第一一一步变革革被认认为出现现在中中国古代代，随随后传入入印度度。河床床一般般比树要要宽，中中国人和和印度度人在河河流的的中央建建成两两个树桩桩。在在这个结结构的的两端，用用圆圆木的一一端架架在树桩桩上并并微微向向上倾倾斜，使使其每每一层都都比它它下面的的高几几英尺。为为了了增加稳稳定性性，每个个木桩桩在两岸岸都用用一堆大大而重重的石头头锚固固；接近近河中中央，在在河中中间的两两个木木桩的两两端则则用简支支梁连连接。在在这种种结构中中，天天然支架架桥在在两个自自由杆杆的中间间加桩桩后可达达到很很宽的跨跨度。早在公元前４０００００年年的ＭＭesoppootammiaa和在公元元千千３００００年年的埃及及，用用石头或或日光光烤干的的砖被被用来安安装重重叠的横横梁。这这种结构构看起起来像的的拱，下下部更平平稳，被被叫做突突拱。要要使突拱拱变为为更直的的拱，它它需要石石头的的内部构构造适适合光滑滑。这这种直拱拱比突突拱更坚坚固，且且早在公公元前前５０００年就就被使用用。这种直石拱具有有有经济和和经久久耐用，它它可可以由许许多静静止在码码头上上的拱而而跨过过小的河河流。并并且，它它一般般会经常常出现现，而它它的质质量比先先前的的任何结结构都都要好。在在中中国和罗罗马的的古代，这这种种整体石石拱被被广泛地地用于于桥梁结结构。它它一直被被广泛泛地使用用直到到19世纪。这里有4类基本本本结构可可以用用作水面面上的的或障碍碍物上上的桥：：刚架架桥、悬悬臂桥桥、拱桥桥、和和悬索桥桥体系系。刚架桥最简单也也也可能是是最早早使用的-即刚架桥桥河河流。这这样它它的两端端固定定在相对对的河河岸。这这种刚刚架桥可可以组组成某种种形状状的木梁梁、钢钢筋混凝凝土梁梁或更复复杂的的约束。刚刚架架桥这种种类型型的桥的的跨度度可以采采用在在中间建建桥墩墩或在峡峡谷建建搁栅撑撑，再再用几根根横梁梁连接起起来而而增加跨跨度。刚刚架桥的的材料料必须能能够承承担压力力和拉拉力。尽尽管它它的名字字叫曲曲梁，但但实际际上这种种具有有双重要要求的的杆能用用于刚刚架桥上上。结结果，梁梁弯曲曲较高的的部分分的压力力比直直的部分分低一一半以上上，如如果他的的受压压承载力力太弱弱，它将将会成成扣环，如如果果受拉承承载力力太弱，他他将将会破坏坏。悬臂桥在利用中中中间桥墩墩的长长跨距桥桥中它它通常是是不可可行的桥桥梁结结构。举举个例例子，在在深而而流速急急的河河流或软软泥中中，可能能很难难建桥墩墩使它它有足够够深度度达到基基岩层层。在这这种情情况下，刚刚架架桥结构构用两两根横梁梁就可可以延伸―――从每岸伸伸出出一根梁梁，而而在两根根梁的的端部基基础进进行锚固固。这这种简单单的刚刚架桥结结构更更具有静静定性性，而每每一根根锚固的的梁的的这种基基础结结构就叫叫悬臂臂桥，或或许这这种最简简单而而熟悉的的悬臂臂桥例子子便是是跳水板板。在在普通的的悬臂臂式桥梁梁中，悬悬臂梁端端部之之间的间间隙是是闭合的的，为为道路提提供了了连续的的桥面面。但是是假如如把这种种桥梁梁在其闭闭合点点断开，那那么么每一根根悬臂臂梁都不不需要要另外设设置支支撑而可可保持持稳定。通通常常悬臂梁梁中间间间隙是是闭合合的既是是刚架架桥。如如此却却使悬臂臂粮延延伸了跨跨度。悬索桥在没有中中中间桥墩墩的情情况下比比悬臂臂桥跨越越更大大的距离离。悬悬索桥的的支撑撑体系是是靠连连续可弯弯曲的的缆绳的的两端端的锚固固，悬悬索桥最最简单单的例子子是杂杂技场高高空走走钢丝杂杂技演演员用的的钢丝丝。原始始的悬悬索桥常常常是是一把很很小的的几根这这样的的钢丝系系在一一起来提提供扶扶手和立立足点点的。在在水平平公路上上的现现代悬索索桥则则是由缆缆绳悬悬吊在车车行道道两边的的下面面。拱桥则是相反于于于悬索桥桥的作作用，在在那些些悬索桥桥缆绳绳自由的的提供供支撑力力的地地方，拱拱桥却却是从它它的两两端支柱柱固定定的向上上弯曲曲。由于于在形形状上的的不同同，悬索索桥的的缆绳的的各点点都趋向向拉伸伸而拱桥桥的支支柱的各各处都都趋于挤挤压。由由于这些些原因因，悬索索桥的的缆绳必必须尽尽可能的的防止止延伸，饿饿拱拱桥材料料则尽尽可能地地抵抗抗压缩。因因为为拱结构构不一一定要求求材料料具有抗抗拉强强度，所所以拱拱桥可以以用砖砖或石头头建造造，砖或或石头头通过拱拱传递递压力的的特性性结合在在一起起。这种种材料料在其它它的基基本桥梁梁结构构中却毫毫无用用处。在拱桥中，荷载载载由公路路上垂垂直传递递下来来，直到到拱形形遭到破破坏。当当拱遭到到纯压压而达到到临界界荷载时时，便便会改变变力的的传递路路径。有有压缩力力的推推力通过过节点点或墩传传到地地面。拱拱这种种简单而而优美美的结构构成为为桥梁中中的一一种基本本结构构。第八课：桥的设设设计与构构造规划现代重要的的的桥梁建建造的的第一步步是广广泛地研研究确确定桥梁梁的必必要性。比比如如：如果果是高高速公路路桥，在在美国则则是由由州桥管管理局局研究规规划并并确定，在在程程序上会会同当当地的政政府或或联邦政政府一一起，对对主要要公路桥桥梁进进行评估估研究究。如在在接近近高速公公路网网上减少少交通通堵塞，对对当当地经济济的影影响和桥桥的造造价。这这就决决定了工工程的的投资方方式，如如公众收收费，发发行债券券或支支付过桥桥费都都被考虑虑进来来。如果果研究究认为其其可行行信，那那么桥桥选址和和占地地问题将将着手手处理。在在这这一点上上，现现场测绘绘工作作开始进进行，做做好精确确的实实地测量量；潮潮汐，洪洪水因因素，水水流和和水路上上的其其他的特特征都都要仔细细研究究，在陆陆地和和水下的的泥土土和岩石石的钻钻孔取样样都尽尽可能地地在基基础处进进行。

桥梁设计的的选选择决定把把把桥建成成梁，悬悬臂，桁桁架，拱拱，悬索索或其其他类型型结构构的主要要因素素是：（1）地点，如如如跨越河河流；；（2）目的，如如如建桥为为了方方便交通通；（3）跨度；；（4）可用的的材材料；（5）花费；；（6）美观和和和和谐性。

在一定范围围的的跨度内，每每种结构的都都有最大的作作用和经济。如如下表所示：：

桥的类型最佳跨度英尺米梁桥20到100006.1到30444.8刚架桥80到30024.4到9111.4拱桥200到10000061.0到30004.88桁架桥200到14000061.0到42226.77悬臂桥500到180000152.4到55548..6悬索桥1000到500000304.8到1115244.00上表表明了许多多多类型的的适用用性有相相当多多的重叠叠。在在一些实实例中中，在不不同的的初步设设计中中，用来来比较较不同类类型的的桥结构构是为为了在最最后有有最好的的选择择。

材料的选择桥桥桥梁设计者者能能选用大大量的的现代高高强材材料，包包括混混泥土，钢钢筋筋，和多多种耐耐腐蚀的的合金金。

拿Variaann-Narrrrowws大桥来说说，设设计者使使用了了七种不不同的的合金钢钢，其其中之一一的合合金的屈屈服强强度为500000英镑每平平方方英寸（31155kkg/c㎡）,而且不需需要要油漆保保护，因因为有一一种氧氧化膜覆覆盖在在它的表表面而而防止腐腐蚀。设设计者还还选用用钢丝绳绳作为为缆绳，它它的的抗拉强强度超超过25000000英镑每平平方方英寸（1757777kgg/cc㎡）

抗压强度度度高达8000英镑每平平方方英尺（562..55kg//c㎡）的混混泥泥土现在在被生生产用作作桥梁梁工程，而而且且它在增增加特特殊化学学物质质后具有有很高高的抗脆脆裂性性能和抗抗风化化性能，这这种种混泥土土被用用作预应应力砼砼，而且且其加加强了钢钢丝绳绳的抗拉拉强度度，其强强度达达到25000000英镑每平平方方英寸（1757777kgg/cc㎡）

桥梁的其其其它使用用材料料还铝合合金和和木材：：现在在的铝合合金的的屈服强强度超超过了400000每平方英英寸寸（28188kg//c㎡）。把把木木材碾成成细长长的薄片片，然然后用胶胶水粘粘在一起起而做做成的梁梁是自自然木材材强度度的二倍倍。例例如用南南部松松树而胶胶结的的梁能承承受的的工作应应力达达到了3000英镑每英英寸寸（210..99

kgg/c㎡）。

应力分分分析一座座桥要要抵抗一一系列列的合力力，如如拉力，压压力力，剪力力和扭扭力。另另外，结结构还需需要一一定的安安全储储备一保保不足足。对结结构进进行精确确计算算各种单单独的的压力和和拉力力，这就就叫应应力分析析。这这或许是是桥梁梁建设中中最复复杂的技技术。应应力分析析的目目的是为为了确确定作用用在结结构上的的里的的数量。

作用在在在桥梁结结构的的应力都都可以以分为二二类荷荷载：动动荷载载和静荷荷载。静静荷载——即桥结构构本本身不变变的重重量——它往往也也是是最大的的荷载载。动荷荷载或或静荷载载有很很多，包包括桥桥面上的的机动动车，风风荷载载，和