第一課土木工程學(xué)

1、課文翻譯 土木工程專業(yè)英語（第二版） 段兵廷 主編 武漢理工大學(xué)出版 - 85 -Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET. 第一課 土木工程學(xué) 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，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(xué)規(guī)范的所有結(jié)構(gòu)，從灌溉和排水系統(tǒng)到火箭發(fā)射設(shè)施。 土木工程師建造道路，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)代社會和大量人口集中地區(qū)的基礎(chǔ)公共設(shè)施。他們也建造私有設(shè)施，比如飛機(jī)場，鐵路，管線，摩天大樓，以及其他設(shè)計用作工業(yè)，

2、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)計及建造完整的城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，并且最近一直在規(guī)劃設(shè)計容納設(shè)施齊全的社區(qū)的空間平臺。 土土木一詞詞來源于于拉丁文文詞“公民”。在117822年，英英國人JJohnn Smmeatton為為了把他他的非軍軍事工程程工作區(qū)區(qū)別于當(dāng)當(dāng)時占優(yōu)優(yōu)勢地位位的軍事事工程師師的工作作而采用用的名詞詞。自從從那時起起，土木木工程學(xué)學(xué)被用于于提及從從事公共共設(shè)施建建設(shè)的工工程師，盡盡管其包包含的領(lǐng)領(lǐng)域更為為廣闊。 領(lǐng)領(lǐng)域。因因為包含含范圍太太廣，土土木工程程學(xué)又被被細(xì)分為為大量的的技術(shù)專專業(yè)。不不同類型型的工程程需要多多種不同同土木工工程專業(yè)業(yè)技術(shù)。一一個項目目開始的的

3、時候，土土木工程程師要對對場地進(jìn)進(jìn)行測繪繪，定位位有用的的布置，如如地下水水水位，下下水道，和和電力線線。巖土土工程專專家則進(jìn)進(jìn)行土力力學(xué)試驗驗以確定定土壤能能否承受受工程荷荷載。環(huán)環(huán)境工程程專家研研究工程程對當(dāng)?shù)氐氐挠绊戫?，包括括對空氣氣和地下下水的可可能污染染，對?dāng)當(dāng)?shù)貏又仓参锷罨畹挠绊戫懀约凹叭绾巫屪尮こ淘O(shè)設(shè)計滿足足政府針針對環(huán)境境保護(hù)的的需要。交交通工程程專家確確定必需需的不同同種類設(shè)設(shè)施以減減輕由整整個工程程造成的的對當(dāng)?shù)氐毓泛秃推渌唤煌ňW(wǎng)絡(luò)絡(luò)的負(fù)擔(dān)擔(dān)。同時時，結(jié)構(gòu)構(gòu)工程專專家利用用初步數(shù)數(shù)據(jù)對工工程作詳詳細(xì)規(guī)劃劃，設(shè)計計和說明明。從項項目開始始到結(jié)束束，對這這些土木木工程專

4、專家的工工作進(jìn)行行監(jiān)督和和調(diào)配的的則是施施工管理理專家。根根據(jù)其他他專家所所提供的的信息，施施工管理理專家計計算材料料和人工工的數(shù)量量和花費(fèi)費(fèi)，所有有工作的的進(jìn)度表表，訂購購工作所所需要的的材料和和設(shè)備，雇雇傭承包包商和分分包商，還還要做些些額外的的監(jiān)督工工作以確確保工程程能按時時按質(zhì)完完成。 貫穿穿任何給給定項目目，土木木工程師師都需要要大量使使用計算算機(jī)。計計算機(jī)用用于設(shè)計計工程中中使用的的多數(shù)元元件（即即計算機(jī)機(jī)輔助設(shè)設(shè)計，或或者CAAD）并并對其進(jìn)進(jìn)行管理理。計算算機(jī)成為為了現(xiàn)代代土木工工程師的的必備品品，因為為它使得得工程師師能有效效地掌控控所需的的大量數(shù)數(shù)據(jù)從而而確定建建造一項項工

5、程的的最佳方方法。 結(jié)構(gòu)構(gòu)工程學(xué)學(xué)。在這這一專業(yè)業(yè)領(lǐng)域，土土木工程程師規(guī)劃劃設(shè)計各各種類型型的結(jié)構(gòu)構(gòu)，包括括橋梁，大大壩，發(fā)發(fā)電廠，設(shè)設(shè)備支撐撐，海面面上的特特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)，美國國太空計計劃，發(fā)發(fā)射塔，龐龐大的天天文和無無線電望望遠(yuǎn)鏡，以以及許多多其他種種類的項項目。結(jié)結(jié)構(gòu)工程程師應(yīng)用用計算機(jī)機(jī)確定一一個結(jié)構(gòu)構(gòu)必須承承受的力力：自重重，風(fēng)荷荷載和颶颶風(fēng)荷載載，建筑筑材料溫溫度變化化引起的的脹縮，以以及地震震荷載。他他們也需需確定不不同種材材料如鋼鋼筋，混混凝土，塑塑料，石石頭，瀝瀝青，磚磚，鋁或或其他建建筑材料料等的復(fù)復(fù)合作用用。 水利工工程學(xué)。土土木工程程師在這這一領(lǐng)域域主要處處理水的的物理控控

6、制方面面的種種種問題。他他們的項項目用于于幫助預(yù)預(yù)防洪水水災(zāi)害，提提供城市市用水和和灌溉用用水，管管理控制制河流和和水流物物，維護(hù)護(hù)河灘及及其他濱濱水設(shè)施施。此外外，他們們設(shè)計和和維護(hù)海海港，運(yùn)運(yùn)河與水水閘，建建造大型型水利大大壩與小小型壩，以以及各種種類型的的圍堰，幫幫助設(shè)計計海上結(jié)結(jié)構(gòu)并且且確定結(jié)結(jié)構(gòu)的位位置對航航行影響響。 巖土工工程學(xué)。專專業(yè)于這這個領(lǐng)域域的土木木工程師師對支撐撐結(jié)構(gòu)并并影響結(jié)結(jié)構(gòu)行為為的土壤壤和巖石石的特性性進(jìn)行分分析。他他們計算算建筑和和其他結(jié)結(jié)構(gòu)由于于自重壓壓力可能能引起的的沉降，并并采取措措施使之之減少到到最小。他他們也需需計算并并確定如如何加強(qiáng)強(qiáng)斜坡和和填充物

7、物的穩(wěn)定定性以及及如何保保護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)免受地地震和地地下水的的影響。 環(huán)境工工程學(xué)。在在這一工工程學(xué)分分支中，土土木工程程師設(shè)計計，建造造并監(jiān)視視系統(tǒng)以以提供安安全的飲飲用水，同同時預(yù)防防和控制制地表和和地下水水資源供供給的污污染。他他們也設(shè)設(shè)計，建建造并監(jiān)監(jiān)視工程程以控制制甚至消消除對土土地和空空氣的污污染。他他們建造造供水和和廢水處處理廠，設(shè)設(shè)計空氣氣凈化器器和其他他設(shè)備以以最小化化甚至消消除由工工業(yè)加工工、焚化化及其他他產(chǎn)煙生生產(chǎn)活動動引起的的空氣污污染。他他們也采采用建造造特殊傾傾倒地點(diǎn)點(diǎn)或使用用有毒有有害物中中和劑的的措施來來控制有有毒有害害廢棄物物。此外外，工程程師還對對垃圾掩掩埋進(jìn)行

8、行設(shè)計和和管理以以預(yù)防其其對周圍圍環(huán)境造造成污染染。 交通通工程學(xué)學(xué)。從事事這一專專業(yè)領(lǐng)域域的土木木工程師師建造可可以確保保人和貨貨物安全全高效運(yùn)運(yùn)行的設(shè)設(shè)施。他他們專門門研究各各種類型型運(yùn)輸設(shè)設(shè)施的設(shè)設(shè)計和維維護(hù)，如如公路和和街道，公公共交通通系統(tǒng)，鐵鐵路和飛飛機(jī)場，港港口和海海港。交交通工程程師應(yīng)用用技術(shù)知知識及考考慮經(jīng)濟(jì)濟(jì)，政治治和社會會因素來來設(shè)計每每一個項項目。他他們的工工作和城城市規(guī)劃劃者十分分相似，因因為交通通運(yùn)輸系系統(tǒng)的質(zhì)質(zhì)量直接接關(guān)系到到社區(qū)的的質(zhì)量。 渠渠道工程程學(xué)。在在土木工工程學(xué)的的這一支支鏈中，土土木工程程師建造造渠道和和運(yùn)送從從煤泥漿漿(混合合的煤和和水)和和半流體

9、體廢污，到到水、石石油和多多種類型型的高度度可燃和和不可燃燃的氣體體中分離離出來的的液體，氣氣體和固固體的相相關(guān)設(shè)備備。工程程師決定定渠道的的設(shè)計，項項目所處處地區(qū)必必須考慮慮到的經(jīng)經(jīng)濟(jì)性和和環(huán)境因因素，以以及所使使用材料料的類型型鋼、混混凝土、塑塑料、或或多種材材料的復(fù)復(fù)合的安裝裝技術(shù)，測測試渠道道強(qiáng)度的的方法，和和控制所所運(yùn)送流流體材料料保持適適當(dāng)?shù)膲簤毫土髁魉佟．?dāng)當(dāng)流體中中攜帶危危險材料料時，安安全性因因素也需需要被考考慮。 建建筑工程程學(xué)。土土木工程程師在這這個領(lǐng)域域中從開開始到結(jié)結(jié)束監(jiān)督督項目的的建筑。他他們，有有時被稱稱為項目目工程師師，應(yīng)用用技術(shù)和和管理技技能，包包括建筑筑工藝

10、，規(guī)規(guī)劃，組組織，財財務(wù)，和和操作項項目建設(shè)設(shè)的知識識。事實實上，他他們協(xié)調(diào)調(diào)工程中中每個人人的活動動：測量量員，布布置和建建造臨時時道路和和斜坡，開開挖基礎(chǔ)礎(chǔ)，支模模板和澆澆注混凝凝土的工工人，以以及鋼筋筋工人。這這些工程程師也向向結(jié)構(gòu)的的業(yè)主提提供進(jìn)度度計劃報報告。 社社區(qū)和城城市規(guī)劃劃。從事事土木工工程這一一方面的的工程師師可能規(guī)規(guī)劃和發(fā)發(fā)展一個個城市中中的社區(qū)區(qū)，或整整個城市市。此規(guī)規(guī)劃中所所包括的的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不不僅僅為為工程因因素，土土地的開開發(fā)使用用和自然然資源環(huán)環(huán)境的，社社會的和和經(jīng)濟(jì)的的因素也也是主要要的成分分。這些些土木工工程師對對公共建建設(shè)工程程的規(guī)劃劃和私人人建筑的的發(fā)展進(jìn)進(jìn)行

11、協(xié)調(diào)調(diào)。他們們評估所所需的設(shè)設(shè)施，包包括街道道，公路路，公共共運(yùn)輸系系統(tǒng)，機(jī)機(jī)場，港港口，給給排水和和污水處處理系統(tǒng)統(tǒng)，公共共建筑，公公園，和和娛樂及及其他設(shè)設(shè)施以保保證社會會，經(jīng)濟(jì)濟(jì)和環(huán)境境地協(xié)調(diào)調(diào)發(fā)展。 攝攝影測量量，測量量學(xué)和地地圖繪制制。在這這一專業(yè)業(yè)領(lǐng)域的的土木工工程師精精確測量量地球表表面以獲獲得可靠靠的信息息來定位位和設(shè)計計工程項項目。這這一 方方面包括括高工藝藝學(xué)方法法，如衛(wèi)衛(wèi)星成相相，航拍拍，和計計算機(jī)成成相。來來自人造造衛(wèi)星的的無線電電信號，通通過激光光和音波波柱掃描描被轉(zhuǎn)換換為地圖圖，為隧隧道鉆孔孔，建造造高速公公路和大大壩，繪繪制洪水水控制和和灌溉方方案，定定位可能能影

12、響建建筑項目目的地下下巖石構(gòu)構(gòu)成，以以及許多多其他建建筑用途途提供更更精準(zhǔn)的的測量。 其其他的專專門項目目。還有有兩個并并不完全全在土木木工程范范圍里面面但對訓(xùn)訓(xùn)練相當(dāng)當(dāng)重要的的附加的的專門項項目是工工程管理理和工程程教學(xué)。 工工程管理理。許多多土木工工程師都都選擇最最終通向向管理的的職業(yè)。其其他則能能讓他們們的事業(yè)業(yè)從管理理位置開開始。土土木工程程管理者者結(jié)合技技術(shù)上的的知識和和一種組組織能力力來協(xié)調(diào)調(diào)勞動力力，材料料，機(jī)械械和錢。這這些工程程師可能能工作在在政府市政政、國家家、州或或聯(lián)邦；在美國國陸軍軍軍團(tuán)作為為軍隊或或平民的的管理工工程師；或在半半自治地地區(qū)，城城市主管管當(dāng)局或或相似的的

13、組織。他他們也可可能管理理規(guī)模為為從幾個個到百個個雇員的的私營工工程公司司。 工工程教學(xué)學(xué)。通常常選擇教教學(xué)事業(yè)業(yè)的土木木工程師師教授研研究生和和本科生生技術(shù)上上的專門門項目。許許多從事事教學(xué)的的土木工工程師參參與會導(dǎo)導(dǎo)致建筑筑材料和和施工方方法技術(shù)術(shù)革新的的基礎(chǔ)研研究。多多數(shù)也擔(dān)擔(dān)任工程程項目或或技術(shù)領(lǐng)領(lǐng)域的顧顧問，和和主要項項目的代代理。 第二課課 建筑筑物與建建筑學(xué) 建建筑物的的目的是是給人類類的活動動提供一一個遮風(fēng)風(fēng)擋雨的的地方。從從穴居時時代到現(xiàn)現(xiàn)在，人人類的第第一需要要最基本本的就是是有一個個可以遮遮風(fēng)避雨雨之所。在在一個比比較一般般的感覺覺中，建建筑物的的藝術(shù)包包含人類類試圖控控

14、制環(huán)境境和直接接自然力力以滿足足需要所所取得的的所有成成就。除除建筑物物外，這這種藝術(shù)術(shù)還包括括大壩，運(yùn)運(yùn)河，隧隧道，溝溝渠和橋橋。 遮遮風(fēng)避雨雨的建筑筑物的設(shè)設(shè)計和其其他功用用的土木木工程結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計的科科學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)原理是是相同的的。而只只是因為為現(xiàn)代社社會特定定的需要要，這兩兩個領(lǐng)域域才沿著著不同的的路徑發(fā)發(fā)展。相相似的，關(guān)關(guān)注作為為遮風(fēng)避避雨的建建筑物的的主要營營造者也也不再是是一個單單獨(dú)的個個體；相相反的是是由多個個專家組組成的小小組：規(guī)規(guī)劃師，建建筑師，工工程師和和建造者者。一個個現(xiàn)代建建筑物的的實現(xiàn)依依賴這個個小組集集體的智智慧。 建建筑物的的結(jié)構(gòu)是是建筑物物的功能能、環(huán)境境及各種

15、種社會經(jīng)經(jīng)濟(jì)因素素共同作作用的產(chǎn)產(chǎn)物。公公寓，辦辦公大樓樓和學(xué)校校的不同同在于它它們實現(xiàn)現(xiàn)的功能能不同。公公寓的每每一個可可居住空空間如起起居室和和臥室必必須有來來自窗戶戶的自然然光，而而浴室和和廚房可可以采用用人造光光源因而而可以安安排在建建筑物內(nèi)內(nèi)部。這這種必要要的設(shè)置置對公寓寓的進(jìn)深深必然有有限制。另另一方面面，對辦辦公大樓樓而言，人人造光源源更能達(dá)達(dá)到均勻勻照明的的要求，因因此，對對自然光光的需求求不再有有建筑物物進(jìn)深的的限制。 環(huán)環(huán)境可能能影響到到建筑物物的形狀狀和外觀觀。城市市里的學(xué)學(xué)校通過過使用空空白的圍圍墻完全全的封閉閉于城市市之外，而而鄉(xiāng)村的的學(xué)校可可能發(fā)展展成為景景觀的一一

16、個主要要部分，即即使兩者者實現(xiàn)同同樣的功功能。 最后后，建筑筑物的結(jié)結(jié)構(gòu)被各各種社會會經(jīng)濟(jì)因因素影響響，包括括地價，租租賃，工工程預(yù)算算，分區(qū)區(qū)限制。城城市的高高地價造造成高層層建筑物物，而鄉(xiāng)鄉(xiāng)村的低低地價造造成低的的建筑物物。富人人的住房房建筑計計劃不同同于廉價價的住房房建筑計計劃。有有威望的的辦公大大樓的預(yù)預(yù)算將大大大地超超過其他他的辦公公大樓。建建筑物的的大小和和外形可可能受到到分區(qū)的的限制。在在所有這這些例子子中，有有著相似似功能的的建筑物物常常采采用不同同的結(jié)構(gòu)構(gòu)。 建建筑學(xué)是是建筑物物的藝術(shù)術(shù)。事實實上所有有的建筑筑學(xué)都是是關(guān)于為為了人類類的使用用而圍住住的空間間。在任任何特殊殊的

17、建筑筑物中所所覆蓋的的精確活活動廣泛到到從工廠廠的一條條裝配線線到一個個家庭的的起居室室應(yīng)該該規(guī)定幾幾個內(nèi)部部區(qū)域的的大小和和形狀。這這些空間間也必須須被安排排在彼此此合乎一一定邏輯輯的關(guān)系系中。此此外，在在建筑物物中的人人類活動動建筑筑學(xué)中的的說法是是“流通”需要要大廳，樓樓梯和電電梯，它它們的尺尺寸受到到預(yù)期荷荷載的支支配。建建筑物的的結(jié)構(gòu)平平面圖，總總是建筑筑師的第第一考慮慮，是深深入實現(xiàn)現(xiàn)建筑物物意圖的的空間組組織中的的這些不不同目的的的決定定。好的的平面組組織可以以指引訪訪客到達(dá)達(dá)他們的的在建筑筑物中的的目的地地并且使使他們留留下印象象。他們們也許是是下意識識地被大大廈很顯顯然的各各

18、個單元元的關(guān)聯(lián)聯(lián)所指引引。相反反地，不不好的平平面組織織將帶來來不便，浪浪費(fèi)和視視覺混亂亂。 此此外, 一個結(jié)結(jié)構(gòu)需要要很好地地被建造造。它應(yīng)應(yīng)該有結(jié)結(jié)構(gòu)需要要的和被被選材料料允許的的耐久性性。建筑筑學(xué)的未未經(jīng)加工工的材料料，如石石，磚，木木，鋼或或玻璃，部部分決定定了建筑筑物的結(jié)結(jié)構(gòu)并對對建筑物物進(jìn)行表表達(dá)。 石能抵抵抗壓縮縮， 盡盡管一起起壓擠的的力幾乎乎是不能能確定的的。在一一個實驗驗室里壓壓碎石是是可能，但但是對于于實際應(yīng)應(yīng)用，它它的抗壓壓強(qiáng)度則則是無限限的。另另一方面面，石在在抵抗各各向拉力力方面是是很弱的的。任何何空間跨跨度的梁梁在支承承之間容容易向下下彎曲，梁梁的下半半?yún)^(qū)承受受拉

19、力。由由于石承承受拉力力的能力力很弱,這種材材料的梁梁相對地地比較短短, 并并且支撐撐間距比比較小。此此外，石石柱必須須堅固，其其高寬比比極少超超過100。在石石類建筑筑中，門門，窗及及柱之間間的空間間幾乎都都被迫高高大于寬寬，這源源于石的的垂直矩矩形美學(xué)學(xué)。石在在西方世世界建筑筑學(xué)中占占有如此此之高的的統(tǒng)治地地位，以以致，即即使在木木結(jié)構(gòu)建建筑時期期其適當(dāng)當(dāng)?shù)脑煨托鸵恢北槐煌咨票１Ｗo(hù)著，像像在美國國的喬治治王時代代。然后后，石借借助它本本身的構(gòu)構(gòu)造類型型，成為為支撐樓樓板和屋屋頂?shù)膲?，成為為承重結(jié)結(jié)構(gòu)中的的密排柱柱，成為為主要承承受壓力力的拱形形結(jié)構(gòu)。 木木是一種種纖維材材料，相相比其抵抵

20、抗壓力力的能力力而言，它它更易于于抵抗拉拉力。木木制梁可可能相對對比石制制梁長，并并且木制制柱較細(xì)細(xì)且可以以廣泛地地作一定定間隔的的排列。由由于木的的自然性性質(zhì)常形形成寬大大于高的的水平矩矩形，這這在日本本建筑學(xué)學(xué)中常被被見到。鋼鋼的抗拉拉強(qiáng)度也也等于或或大于其其抗壓強(qiáng)強(qiáng)度。已已經(jīng)觀察察過鋼結(jié)結(jié)構(gòu)建筑筑物建筑筑過程的的任何人人一定曾曾注意到到由細(xì)的的廣泛地地作一定定間距排排列的柱柱及每個個樓板的的長梁所所組成的的水平格格狀矩形形。木和和鋼的性性質(zhì)意味味著框架架結(jié)構(gòu)一個個支撐樓樓板和屋屋頂?shù)墓枪羌苋魏蔚牡匿伱娌牟牧隙伎煽赡苁潜乇匦璧?。木木和鋼也也?zhǔn)許懸懸臂結(jié)構(gòu)構(gòu)，在這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)中，梁梁的投影影超

21、出支支承的最最后一個個測點(diǎn)。 最最后，建建筑學(xué)不不僅必須須超過符符合強(qiáng)度度和空間間的實際際需要，它它也一定定要使人人得到精精神滿足足。建筑筑物應(yīng)該該使每一一個零部部件形成成一個美美學(xué)的統(tǒng)統(tǒng)一體。因因此，結(jié)結(jié)構(gòu)的側(cè)側(cè)面和背背面應(yīng)該該與正面面具有足足夠的一一致性，可可以使所所有相關(guān)關(guān)部分成成為一個個獨(dú)立的的整體。同同樣地，大大部分的的內(nèi)部分分區(qū)也需需要在外外部設(shè)計計上有所所表現(xiàn)。正正殿，甬甬道，袖袖廊，半半圓形壁壁龕,而而且輻射射哥德式式大教堂堂的小禮禮拜堂，舉舉例來說說，全部部是在外外部上看看得見的的,所以以訪客在在潛在意意識里意意識到他他們將在在里面找找到什么么。 建筑要要求有恰恰當(dāng)?shù)谋缺壤?/p>

22、即即令人愉愉快的虛虛與實、高高與寬、長長與寬的的關(guān)系。人人類已經(jīng)經(jīng)作過許許多嘗試試用數(shù)學(xué)學(xué)公式來來解釋好好多比例例，如黃黃金分割割。然而而，這些些努力并并沒有被被廣泛接接受，盡盡管在設(shè)設(shè)計各處處透過一一些尺寸寸（舉例例來說，一一個模數(shù)數(shù)是一個個柱的直直徑一半半）的復(fù)復(fù)測法已已經(jīng)收到到很好的的結(jié)果。這這種復(fù)測測法幫助助提出了了人類思思想渴望望的可視視規(guī)則。 一個個建筑物物還應(yīng)該該有建筑筑師稱作作的比例例尺，它它應(yīng)該能能在視覺覺上傳達(dá)達(dá)它的真真實尺寸寸。如長長椅、臺臺階或樓樓梯欄桿桿等元素素，盡管管由于它它們特別別的原因因在大小小方面有有些微可可變，但但仍然與與人類的的正常尺尺度有關(guān)關(guān)。 它它們因

23、此此也幾乎乎不可察察覺地成成為精確確計量整整個大廈廈尺度的的測量單單位。因因這些單單位對整整個建筑筑物而言言太小，所所以還需需要其他他中間尺尺度的元元素。樓樓梯和一一個樓梯梯欄桿可可能給門門口的尺尺寸一個個提示，依依次是柱柱廊的高高度，最最后是整整個的結(jié)結(jié)構(gòu)廊。凡凡爾賽的的Pettit Triianoon在比比例尺方方面相當(dāng)當(dāng)完美。羅羅馬的圣圣彼得堡堡由于缺缺少小元元素而讓讓人很難難感知它它的巨大大。 雖雖然全裝裝飾在一一些現(xiàn)代代的建筑筑中被拒拒絕，但但它過去去由于固固有的美美或為了了強(qiáng)調(diào)建建筑物的的一些重重點(diǎn)而常常被采用用。裝飾飾品可能能用于突突出建筑筑物的特特征和建建筑物目目的的可可視化表

24、表現(xiàn)。因因此，一一個銀行行要看起起來像銀銀行，一一個教堂堂也應(yīng)該該同樣地地可以被被立刻確確認(rèn)。理理想地，任任何建筑筑物應(yīng)該該通過與與它建筑筑上的鄰鄰居的一一些關(guān)系系和地方方地理學(xué)學(xué)上看起起來屬于于它的位位置。 經(jīng)經(jīng)過建筑筑學(xué)目的的的成型型，再受受材料、比比例和設(shè)設(shè)計者給給定的比比例尺和和特征支支配，建建筑物成成為建造造它們的的時代的的理想的的表達(dá)和和熱望。歷歷史性建建筑學(xué)的的連續(xù)性性式樣是是他們的的時代精精神的化化身。第第三課 建筑筑物的組組成 材材料和不不同的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式聯(lián)合組組成建筑筑物的各各種不同同部分，包包括承重重框架，外外殼，樓樓板和隔隔墻。建建筑物也也有像升升降機(jī)，供供暖和冷冷卻，

25、照照明這樣樣的與機(jī)機(jī)械和電電力有關(guān)關(guān)的系統(tǒng)統(tǒng)。上部部結(jié)構(gòu)是是建筑物物地面以以上的部部分，而而下部結(jié)結(jié)構(gòu)和基基礎(chǔ)則是是建筑物物地面以以下的部部分。 摩摩天大樓樓的出現(xiàn)現(xiàn)得益于于19世世紀(jì)的兩兩大發(fā)展展：鋼骨骨架結(jié)構(gòu)構(gòu)和旅客客升降機(jī)機(jī)。鋼，作作為一種種建筑材材料，源源于18885年年貝色麥麥轉(zhuǎn)爐的的引入。GGusttavee Eiiffeel（118322-19932）將將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)引入法法國。118899年巴黎黎展覽會會的塔和和他為GGaleeriee dees 機(jī)機(jī)械的設(shè)設(shè)計表現(xiàn)現(xiàn)了鋼結(jié)結(jié)構(gòu)的靈靈活性。艾艾菲爾鐵鐵塔高9984英英尺（3300米米），是是人類建建造的最最高的結(jié)結(jié)構(gòu)，直直到400年

26、后才才被美國國一系列列的摩天天大樓超超越。 第第一個升升降機(jī)是是在18857年年被Ellishha OOtiss安裝于于紐約的的一幢百百貨公司司。在118899年，EEifffel在在艾菲爾爾鐵塔上上安裝了了第一個個大尺寸寸的升降降機(jī)，它它的水力力升降機(jī)機(jī)能在一一個小時時內(nèi)運(yùn)送送23550個旅旅客到達(dá)達(dá)頂點(diǎn)。 承承重框架架。直到到19世世紀(jì)晚期期，建筑筑物外墻墻被用作作支承樓樓板的承承重墻。這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)本質(zhì)上上一種梁梁柱模型型，并且且仍然被被用于房房屋框架架結(jié)構(gòu)。 承承重墻結(jié)結(jié)構(gòu)由于于需要巨巨大的墻墻厚而限限制了建建筑物的的高度。例例如，芝芝加哥建建于199世紀(jì)880年代代16層層的Moona

27、ddnocck大廈廈，較下下層的樓樓板下的的墻厚達(dá)達(dá)5英尺尺（1.5米）。在在18883 年年，Wiilliiam Le Barron Jennneyy (118322-19907)采用鑄鑄鐵柱支支撐樓板板的方式式以形成成籠狀結(jié)結(jié)構(gòu)。由由鋼梁和和鋼柱組組成的骨骨架構(gòu)造造最早用用于18889年年。由于于骨架構(gòu)構(gòu)造，圍圍墻變成成一個“幕墻”，勝于于起支撐撐作用。磚磚石一直直被用作作幕墻材材料，直直到200世紀(jì)330年代代，輕金金屬和玻玻璃幕墻墻開始被被使用。在在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)引入后后，建筑筑物的高高度持續(xù)續(xù)快速地地增加。 在二次次世界大大戰(zhàn)前，所所有的高高層建筑筑都是采采用鋼結(jié)結(jié)構(gòu)。戰(zhàn)戰(zhàn)后，鋼鋼材的短短

28、缺和混混凝土質(zhì)質(zhì)量的改改良導(dǎo)致致鋼筋混混凝土高高層建筑筑的出現(xiàn)現(xiàn)。芝加加哥的MMariina塔塔(19962)是美國國最高的的混凝土土建筑。它它的高度度達(dá)5888英尺尺(1779米)，被倫倫敦的高高達(dá)6550英尺尺（1998米）的的郵政大大廈和其其他塔式式建筑所所超越。 關(guān)于摩摩天大樓樓構(gòu)造觀觀點(diǎn)的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變恢復(fù)復(fù)了承重重墻的使使用。在在紐約城城由Eeero Saaarinnen于于19662年設(shè)設(shè)計的哥哥倫比亞亞廣播系系統(tǒng)大樓樓，有一一個由55英尺（11.5米米）寬，相相鄰柱的的中心距距為100英尺（33米）的的混凝土土柱組成成的環(huán)形形墻。這這個環(huán)形形墻實際際上有效效地組成成了一個個承重墻墻。產(chǎn)

29、生生這種趨趨向的一一個理由由是，采采用建筑筑物的墻墻壁作為為一個筒筒體，可可以非常常經(jīng)濟(jì)地地獲得起起到抗風(fēng)風(fēng)作用的的足夠硬硬度。世世界貿(mào)易易大廈是是這種筒筒體方法法的另一一個例證證。相反反地，剛剛性框架架或垂直直的桁架架通常被被用于提提供側(cè)向向穩(wěn)定性性。 外殼。建建筑物的的外殼由由透明元元素（窗窗）和不不透明元元素（墻墻）所組組成。盡盡管塑料料正在被被使用，窗窗傳統(tǒng)上上還是使使用玻璃璃，特別別是在學(xué)學(xué)校，破破損產(chǎn)生生了一個個維護(hù)問問題。用用于覆蓋蓋結(jié)構(gòu)并并由結(jié)構(gòu)構(gòu)支撐的的墻元素素由多種種材料建建造：磚磚，預(yù)制制構(gòu)件，混混凝土，石石，不透透明玻璃璃，塑料料，鋼和和鋁。木木主要被被用于房房屋建筑筑

30、，由于于有火災(zāi)災(zāi)的危險險，它通通常不用用于商業(yè)業(yè)，工業(yè)業(yè)和公用用建筑。 樓板。建建筑物中中樓板的的構(gòu)造依依賴于所所使用的的基本結(jié)結(jié)構(gòu)框架架。在鋼鋼結(jié)構(gòu)中中，樓板板或是擱擱置在鋼鋼梁上的的混凝土土板，或或是表面面附有混混凝土的的波狀鋼鋼組成的的凹板。在在混凝土土結(jié)構(gòu)中中，樓板板或是擱擱置在混混凝土梁梁上的混混凝土板板，或是是一系列列頂端有有一個薄薄板雙向向都近距距離排列列的混凝凝土梁，在在其下部部提供了了一個多多余的空空間。這這種類型型的板的的使用依依賴于支支撐柱或或墻間的的跨度和和空間的的功能。例例如，在在公寓中中，當(dāng)墻墻和柱的的間距在在12英英尺到118英尺尺（3.7米到到5.55米），最最

31、常用的的結(jié)構(gòu)是是無梁的的實心混混凝土板板。這種種板的下下部可以以用作其其下層空空間的天天花板。辦辦公大樓樓中常使使用波紋紋鋼樓板板，這是是因為波波紋鋼樓樓板的波波紋當(dāng)由由另一塊塊金屬板板蓋上時時，可以以形成電電話線和和電線通通道。 機(jī)械和和電力系系統(tǒng)。一一個現(xiàn)代代建筑不不僅包括括它所需需要的空空間（辦辦公室，教教室，公公寓），還還包括幫幫助提供供舒適環(huán)環(huán)境的機(jī)機(jī)械與電電力系統(tǒng)統(tǒng)的輔助助空間。在在摩天辦辦公大樓樓中，這這些輔助助空間可可能構(gòu)成成總建筑筑面積的的25%。在辦辦公大樓樓中，供供暖，通通風(fēng)，電電力和衛(wèi)衛(wèi)生管道道系統(tǒng)的的重要性性體現(xiàn)在在工程預(yù)預(yù)算的440%被被分配給給它們。因因為使用用帶

32、有不不能開窗窗的密封封性建筑筑屋的增增加，精精細(xì)的機(jī)機(jī)械系統(tǒng)統(tǒng)被用于于通風(fēng)和和空調(diào)。渠渠道和管管道攜帶帶來自中中央風(fēng)扇扇室和空空氣調(diào)節(jié)節(jié)機(jī)的新新鮮空氣氣。懸吊吊在上部部樓板結(jié)結(jié)構(gòu)下面面的天花花板，隱隱藏著管管道系統(tǒng)統(tǒng)，還包包含照明明設(shè)備。用用于動力力和電話話通訊的的電力配配線，也也被安置置在天花花板空間間內(nèi)，或或被埋置置在樓板板結(jié)構(gòu)中中的管道道內(nèi)。 已經(jīng)經(jīng)有種種種嘗試將將機(jī)械和和電力系系統(tǒng)通過過坦白地地表達(dá)它它們以合合并到建建筑物的的建筑學(xué)學(xué)中。舉舉例來說說，在愛愛荷華州州首府得得梅因的的美國共共和保險險公司大大樓（119655），管管道和樓樓板結(jié)構(gòu)構(gòu)以一種種有組織織和優(yōu)雅雅的形式式暴露在在外

33、，用用吊頂進(jìn)進(jìn)行分配配。這種種方法使使得減少少建筑物物的花費(fèi)費(fèi)成為可可能，并并且可以以允許改改革，例例如在結(jié)結(jié)構(gòu)的跨跨度方面面。 地基基與基礎(chǔ)礎(chǔ)。所有有的建筑筑物都支支撐在地地面上，因因此，土土體的性性質(zhì)成為為任何建建筑設(shè)計計中極端端重要的的考慮因因素。基基礎(chǔ)的設(shè)設(shè)計依賴賴于許多多土體的的要素，如如土的類類型，土土壤的層層理，土土層的厚厚度和它它的壓縮縮性，以以及地下下水的狀狀態(tài)。土土壤很少少有一個個單一的的成分。它它們通常常是不同同厚度土土層的混混合物。為為了評估估，土壤壤被按照照顆粒大大小分為為不同等等級，它它們從淤淤泥到粘粘土到砂砂到砂礫礫到巖石石依次增增加。大大體上，較較大顆粒粒土的負(fù)

34、負(fù)載能力力將會強(qiáng)強(qiáng)于較小小的一些些。最硬硬的巖石石可以高高達(dá)每平平方英尺尺1000噸（每每平方米米9766.5公公噸）的的負(fù)載，但但是最軟軟的淤泥泥所能承承受的負(fù)負(fù)載只有有每平方方英尺00.255噸（每每平方米米2.444公噸噸）。所所有表面面以下的的土都處處在受壓壓狀態(tài)中中，說得得更精確確一些，這這些土承承受與作作用在其其上的土土柱重量量相等的的壓力。許許多土（除除了大多多數(shù)的砂砂和礫石石以外）顯顯示出彈彈性性質(zhì)質(zhì)在荷荷載作用用下受壓壓變形，當(dāng)當(dāng)荷載解解除后可可以回彈彈。土壤壤的彈性性常常依依賴于時時間，也也就是說說，土的的變形可可能發(fā)生生在荷載載作用后后從數(shù)分分鐘到數(shù)數(shù)年的時時間長度度上。

35、超超過一個個時段，如如果建筑筑物作用用在土體體上的負(fù)負(fù)載高于于土的天天然壓實實重量，它它可能產(chǎn)產(chǎn)生沉降降。相反反地，如如果建筑筑物作用用在土體體上的負(fù)負(fù)載小于于土體的的天然壓壓實重量量，它可可能隆起起。土也也可能在在建筑物物自重作作用下產(chǎn)產(chǎn)生流動動，就是是說，它它很容易易被壓擠擠出。 由于壓壓實和流流動效應(yīng)應(yīng)，建筑筑物趨向向于沉降降。例如如比薩和和博洛尼尼亞的斜斜塔，不不均勻沉沉降能產(chǎn)產(chǎn)生破壞壞效果建筑筑物可能能傾斜，外外墻和隔隔墻可能能產(chǎn)生裂裂縫，窗窗戶和門門可能夠夠變得不不起作用用，并且且極端的的情況是是建筑物物可能倒倒塌。盡盡管在某某些極端端條件下下，像墨墨西哥城城的情況況，能產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重

36、重的后果果，但是是不均勻勻沉降并并不是那那么嚴(yán)重重。過去去1000年以來來，那里里地下水水水位的的變化已已經(jīng)使一一些建筑筑物沉降降超過110英尺尺（3米米）。由由于這種種運(yùn)動能能發(fā)生在在施工工工程中和和其后，仔仔細(xì)分析析在建筑筑物下土土的行為為顯得非非常重要要。 土的巨巨大的可可變性導(dǎo)導(dǎo)致基礎(chǔ)礎(chǔ)問題多多樣的解解決方法法。在地地表附近近存在堅堅硬土?xí)r時，最簡簡單的解解決方法法是把柱柱放置在在一個小小的混凝凝土板上上（擴(kuò)展展基底）。土土較軟的的地方，有有必要將將柱荷載載傳遞到到一個較較大的面面積上，在在這種情情況下，則則在整個個建筑物物底下采采用連續(xù)續(xù)的混凝凝土板（筏筏或席）。地地表附近近的土體體

37、不能承承載建筑筑物重量量時，木木制，鋼鋼制或混混凝土制制樁被打打入以加加固土體體。 建筑物物的施工工工程自自然是從從基礎(chǔ)到到上部結(jié)結(jié)構(gòu)。但但是，設(shè)設(shè)計工程程則是從從屋頂?shù)降交A(chǔ)（沿沿重力的的方向）。過過去，基基礎(chǔ)不依依照系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)查?？瓶茖W(xué)設(shè)計計基礎(chǔ)的的方法已已經(jīng)在220世紀(jì)紀(jì)內(nèi)得到到發(fā)展。美美國Kaarl Terrzagghi的的先鋒研研究，利利用土力力學(xué)和探探測及測測試程序序技術(shù)，使使精確預(yù)預(yù)報基礎(chǔ)礎(chǔ)的行為為成為可可能。過過去基礎(chǔ)礎(chǔ)的破壞壞，像經(jīng)經(jīng)典的例例子比薩斜斜塔，已已經(jīng)變得得幾乎不不存在。然然而，基基礎(chǔ)仍然然是許多多建筑物物一個隱隱藏而昂昂貴昂貴貴的部分分。第四課課 高層層建筑 大大體

38、上建建筑施工工工藝學(xué)學(xué)方面已已經(jīng)有許許多進(jìn)步步, 在在超高層層的設(shè)計計和施工工上已經(jīng)經(jīng)取得了了驚人的的成就。 高高層建筑筑早期的的發(fā)展開開始于鋼鋼結(jié)構(gòu)。鋼鋼筋混凝凝土和薄薄殼筒系系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)經(jīng)濟(jì)而而競爭性性地被用用于大量量的住宅宅和商業(yè)業(yè)目的的的結(jié)構(gòu)。由由于新型型結(jié)構(gòu)系系統(tǒng)的創(chuàng)創(chuàng)新和發(fā)發(fā)展，現(xiàn)現(xiàn)在從550到1100層層的高層層建筑遍遍布全美美國。 更更大高度度的要求求增加了了梁柱的的尺寸以以使建筑筑物剛性性更強(qiáng)，以以便在風(fēng)風(fēng)荷載作作用下建建筑物將將不會產(chǎn)產(chǎn)生超過過一個可可接受限限度的擺擺動。過過度的側(cè)側(cè)移可能能導(dǎo)致隔隔墻，天天花板和和其他建建筑細(xì)部部的重復(fù)復(fù)性損害害。此外外，過度度側(cè)傾可可能使建

39、建筑物的的居住者者因為對對擺動的的知覺而而導(dǎo)致不不便。鋼鋼筋混凝凝土和鋼鋼結(jié)構(gòu)系系統(tǒng)，能能充分利利用整個個建筑物物固有潛潛在的勁勁性，因因而不需需要額外外加勁以以限制側(cè)側(cè)傾。 例例如，在在一個鋼鋼結(jié)構(gòu)中中，經(jīng)濟(jì)濟(jì)性由建建筑物房房屋面積積每平方方英尺鋼鋼的全部部平均數(shù)數(shù)量來定定義。圖圖一中的的曲線AA采用層層逐漸增增加的數(shù)數(shù)量表現(xiàn)現(xiàn)傳統(tǒng)框框架的平平均單位位重。曲曲線B則則表現(xiàn)框框架受到到所有橫橫向荷載載保護(hù)下下的平均均鋼重量量。上下下邊界之之間的間間隙則表表現(xiàn)傳統(tǒng)統(tǒng)梁柱框框架為高高度付出出的額外外費(fèi)用。結(jié)結(jié)構(gòu)工程程師已經(jīng)經(jīng)發(fā)展了了可消除除這一額額外費(fèi)用用的結(jié)構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)。 鋼鋼結(jié)構(gòu)體體系。因因為一些

40、些類型的的結(jié)構(gòu)改改革，鋼鋼高層建建筑物得得到了發(fā)發(fā)展。此此改革被被用于辦辦公大樓樓和公寓寓的建造造。 帶帶有剛性性帶式桁桁架的框框架。為為了將一一個框架架結(jié)構(gòu)的的外柱約約束于內(nèi)內(nèi)部的垂垂直梁架架,可能能在建筑筑物中部部和頂部部采用一一個剛性性帶式桁桁架的系系統(tǒng)。這這一系統(tǒng)統(tǒng)的最好好例證是是在密爾爾瓦基的的威斯康康辛州第第一銀行行建筑物物 (119744)。 框框架筒體體。只有有當(dāng)建筑筑物突出出地面的的所有的的柱構(gòu)件件能夠彼彼此連接接使整個個建筑物物成為一一個空心心筒體或或一個勁勁性箱體體時，一一幢高層層建筑的的整個結(jié)結(jié)構(gòu)才能能最有效效。這種種特殊的的結(jié)構(gòu)體體系第一一次大概概是用于于芝加哥哥的4

41、33層樓高高的德威威特栗木木鋼筋混混凝土公公寓。而而這一系系統(tǒng)最重重要的應(yīng)應(yīng)用是紐紐約的1110層層樓高的的世界貿(mào)貿(mào)易中心心的鋼結(jié)結(jié)構(gòu)雙塔塔。 對對角柱桁桁架支撐撐筒體。建建筑物的的外柱可可以被適適當(dāng)?shù)姆址指魠s仍仍能通過過在梁柱柱中線處處交叉對對角構(gòu)件件連接使使之作為為一個筒筒體而共共同工作作。這種種簡單而而又極其其有用的的系統(tǒng)最最早被用用于芝加加哥的約約翰漢考考克中心心，其僅僅僅使用用了傳統(tǒng)統(tǒng)的400層樓高高建筑的的用鋼量量 組組合筒體體（束筒筒）。由由于對更更大更高高的建筑筑物的持持續(xù)需求求，框架架筒和對對角柱桁桁架支撐撐筒可能能采用組組合使用用的形式式以創(chuàng)造造更大的的筒，并并仍可以以保持

42、高高功效。芝芝加哥1110層層樓高的的西爾斯斯瑞巴克克總部有有9個筒筒，由三三排建筑筑物組合合而成。一一些個別別筒體終終止在建建筑物不不同的高高度，證證明了無無限建筑筑可能性性的結(jié)構(gòu)構(gòu)觀念。西西爾斯塔塔高14450英英尺（4442mm），是是世界上上最高的的建筑。 薄殼筒筒體系。筒筒結(jié)構(gòu)體體系的發(fā)發(fā)展提高高了高層層建筑抵抵抗側(cè)向向力（風(fēng)風(fēng)和地震震作用）和和飄移（建建筑物的的側(cè)向運(yùn)運(yùn)動）的的能力。薄薄殼筒使使筒結(jié)構(gòu)構(gòu)體系有有了進(jìn)一一步的發(fā)發(fā)展。薄薄殼筒的的進(jìn)步是是利用（高高層）建建筑的外外表面（墻墻和板）作作為與框框筒共同同作用的的結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件，為為高層建建筑抵抗抗側(cè)向荷荷載提供供了一個個有效的的

43、途徑，而而且可獲獲得不設(shè)設(shè)柱子，節(jié)節(jié)省成本本，使用用面積與與建筑面面積之比比很高的的室內(nèi)空空間。 由于薄薄殼表面面的作用用，筒體體的框架架構(gòu)件數(shù)數(shù)量減少少，使得得結(jié)構(gòu)更更輕，費(fèi)費(fèi)用更少少。所有有標(biāo)準(zhǔn)柱柱和外墻墻托梁都都采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)型鋼鋼，使得得組合構(gòu)構(gòu)件的使使用和花花費(fèi)最小小化。四四周外墻墻托梁的的深度要要求也被被減少，而而且樓板板上的頂頂梁對有有用空間間的占用用會達(dá)到到最小。這這種結(jié)構(gòu)構(gòu)系統(tǒng)已已經(jīng)被使使用于 54 層樓高高的匹茲茲堡的梅梅隆銀行行中心。 混凝土土體系。雖雖然采用用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建造的的高層建建筑開始始很早，但但是鋼筋筋混凝土土高層建建筑的快快速發(fā)展展在辦公公大樓和和公寓方方面對鋼鋼結(jié)

44、構(gòu)體體系產(chǎn)生生了很大大的挑戰(zhàn)戰(zhàn)。 框架筒筒體。由由上面討討論到的的，高層層建筑最最早的框框架筒體體概念應(yīng)應(yīng)用于443層樓樓高的德德威特栗栗木公寓寓。在這這一建筑筑物中，外外柱以中中心距為為5.55英尺（1168米米）的間間隔排列列，內(nèi)柱柱則用于于支撐88英寸厚厚的混凝凝土平板板。 筒中筒筒。另一一個用于于辦公大大樓的鋼鋼筋混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)體系是是將內(nèi)部部框架筒筒體與傳傳統(tǒng)的剪剪力墻工工藝相結(jié)結(jié)合。這這種體系系由間距距很小的的柱子構(gòu)構(gòu)成的外外框架筒筒與圍繞繞中心設(shè)設(shè)備區(qū)的的剛性剪剪力墻內(nèi)內(nèi)筒組成成。這種種被稱為為筒中筒筒的體系系使設(shè)計計目前世世界上最最高（7714英英尺或2218米米），總總費(fèi)用只

45、只相當(dāng)于于傳統(tǒng)335層樓樓高的剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)體系系的輕型型混凝土土建筑（552層樓樓高的休休斯頓的的殼廣場場建筑）成成為可能能。 結(jié)結(jié)合混凝凝土和鋼鋼的體系系也得到到發(fā)展，這這方面的的一個例例子是由由Skiidmoore, Owwinggs 和和 Meerriill發(fā)發(fā)展的復(fù)復(fù)合體系系。它是是采用間間距很小小的混凝凝土外框框架筒包包圍鋼框框架內(nèi)筒筒組成，因因此兼有有鋼筋混混凝土和和鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)體系的的優(yōu)點(diǎn)。在在新奧爾爾良的一一個 552 層層樓高的的殼廣場場建筑便便是以這這一體系系為基礎(chǔ)礎(chǔ)。第五課課 環(huán)境工工程 環(huán)境境工程是是有關(guān)由由結(jié)構(gòu)，機(jī)機(jī)器，系系統(tǒng)和人人類的活活動引起起的污染染的一個個工程分

46、分支。文文明的發(fā)發(fā)展已經(jīng)經(jīng)引起許許多地球球生態(tài)系系統(tǒng)的紊紊亂，造造成空氣氣，陸地地和水的的污染。環(huán)環(huán)境工程程師的責(zé)責(zé)任不僅僅在于設(shè)設(shè)計系統(tǒng)統(tǒng)以緩和和這一污污染， 而且還還需要教教育人們們保護(hù)他他們周圍圍的環(huán)境境免受其其他污染染。環(huán)境境工程的的實踐被被劃分為為以下各各種不同同層次。 水水質(zhì)處理理。在許許多情況況下，河河流，湖湖泊和海海洋已經(jīng)經(jīng)被由住住宅，商商業(yè)，和和工業(yè)源源點(diǎn)排放放的液態(tài)態(tài)廢料污污染。這這些水體體許多已已經(jīng)由于于20世世紀(jì)700年代的的一次運(yùn)運(yùn)動被開開墾裝配配上新的的廢水處處理設(shè)備備并且一一些舊的的設(shè)備也也得到了了改良，可可以采用用物理化化學(xué)和生生物學(xué)方方法從液液態(tài)廢水水中除去去

47、污染物物。有機(jī)機(jī)物使河河流和湖湖泊中的的氧氣耗耗盡，并并因此導(dǎo)導(dǎo)致魚類類的死亡亡和有毒毒的臭氣氣。 物物理化學(xué)學(xué)和生物物學(xué)工序序可以取取去大量量的有機(jī)機(jī)物，連連同來自自廢棄河河流上漂漂浮的浮浮渣和滑滑脂?；瘜W(xué)消毒毒可以使使廢棄河河流中的的細(xì)菌，病病毒和原原生生物物鈍化。物物理化學(xué)學(xué)方法用用于除去去廢棄河河川中的的固體化化學(xué)物，所所用的方方法有過過篩，砂砂和砂礫礫分離，化化學(xué)凝結(jié)結(jié)和單純純沉淀。生生物學(xué)方方法有加加菌濾渣渣，接觸觸塔和生生物圈。 這這些處理理方法應(yīng)應(yīng)用到住住宅，商商業(yè)和工工業(yè)廢水水上，已已經(jīng)降低低了許多多河流，湖湖泊和海海洋的污污染程度度。然而而，大部部分地區(qū)區(qū)存在著著清理不不

48、完全的的情況。在在許多其其他地區(qū)區(qū)的暴風(fēng)風(fēng)雨期間間發(fā)生未未經(jīng)處理理的衛(wèi)生生廢污和和大量廢廢水的無無限制排排放。這這些排放放物來源源于攜帶帶衛(wèi)生廢廢污和大大量垃圾圾的管道道。在暴暴風(fēng)雨期期間，陸陸地上的的雜質(zhì)混混合著管管道里的的衛(wèi)生廢廢污，并并且廢水水量超過過了管道道的承載載量；在在它能到到達(dá)廢水水處理設(shè)設(shè)備前，這這一混合合物的部部分就流流了最近近的水體體。通常常，建造造一整套套全新的的分開衛(wèi)衛(wèi)生廢污污的管道道價格太太昂貴。但但是，一一些都市市，像芝芝加哥，已已經(jīng)開始始采用建建造一個個能在暴暴風(fēng)雨期期間儲存存大量流流量的深深地下隧隧道，廢廢水可以以合理的的速率進(jìn)進(jìn)出處理理設(shè)備的的系統(tǒng)來來解決這這

49、一問題題。 在那那些廢水水一定會會進(jìn)入湖湖泊和干干的河川川的地方方，必須須采用更更高水平平的處理理措施，包包括營養(yǎng)養(yǎng)物和膠膠質(zhì)物的的除去。物物理化學(xué)學(xué)和生物物學(xué)處理理方法被被用于廢廢水的處處理。此此外，在在生物方方法處理理后，化化學(xué)制品品被用于于營養(yǎng)物物的沉淀淀，和緊緊接著固固體殘留留物的凝凝結(jié)和過過濾。在在一些情情況下，粒粒狀的活活性碳或或膜被用用于廢棄棄河川的的附加凈凈化。因因為任何何可見的的污染對對水域的的形狀產(chǎn)產(chǎn)生的破破壞,所所以這種種更高水水平的處處理是可可取的。此此外，這這種處理理還可以以對水域域上由營營養(yǎng)物磷磷和氮引引起的潛潛在的富富營養(yǎng)化化效應(yīng)起起防止作作用。 對對于有廢廢水排

50、放放而下游游又用于于飲用水水源的河河流，需需要特別別注意的的不僅有有廢污中中有機(jī)物物的排除除，還有有使微生生物鈍化化進(jìn)行的的消毒程程序。還還需要關(guān)關(guān)心的是是來自工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)的有機(jī)機(jī)化學(xué)污污染物或或者沿河河農(nóng)田使使用的殺殺蟲劑和和除草劑劑污染的的河川。 世世界上比比較普遍遍的是對對排入河河川的廢廢水進(jìn)行行間接的的重復(fù)利利用。同同時，只只要排放放物經(jīng)過過適當(dāng)?shù)牡奶幚?，并并且有機(jī)機(jī)化學(xué)污污染物被被消除，也也是可以以被接受受的。比比較不可可接受的的是直接接重復(fù)使使用廢水水作飲用用的用途途，甚至至是在高高度處理理之后。最最關(guān)心的的則是疾疾病爆發(fā)發(fā)的可能能性。但但是，一一些國家家，像以以色列，出出于需要要

51、做試驗驗，在物物理化學(xué)學(xué)處理前前通過在在成熟作作用的地地沼中長長時間儲儲存廢水水來重復(fù)復(fù)使用。重重復(fù)使用用廢水，緊緊接著進(jìn)進(jìn)行可取取的處理理，再用用于農(nóng)作作物的灌灌溉和為為高爾夫夫課程澆澆水，這這種方法法已經(jīng)變變得相當(dāng)當(dāng)普遍和和可接受受，尤其其是在干干燥性氣氣候下。此此外，某某些特定定地區(qū)如如那不勒勒斯，佛佛羅里達(dá)達(dá)和歐文文，加州州, 已已經(jīng)裝配配雙重的的水系，一一方面處處理過的的廢水用用于戶外外住宅，商商業(yè)，以以及消防防用水等等用途，另另一方面面保留高高質(zhì)量的的水用于于潛在的的需要。在在其他的的情況，大大型工業(yè)業(yè)產(chǎn)業(yè)直直接從河河川中取取水用于于工業(yè)上上的冷卻卻。 廢廢水固體體物質(zhì)處處理。從從

52、廢水中中通過物物理化學(xué)學(xué)和生物物學(xué)方法法分離出出來的有有機(jī)和無無機(jī)的固固體必須須進(jìn)行脫脫水,采采用生物物和化學(xué)學(xué)方法使使之穩(wěn)定定,并且且需掩埋埋在受約約束的垃垃圾場,焚燒或或者堆制制成肥料料。有些些固體不不一定要要脫水，而而是能直直接應(yīng)用用到陸地地的一些些環(huán)境，接接著是生生物穩(wěn)定定過程。可可以舉出出很多這這樣的例例子，如如在密爾爾瓦基，威威斯康辛辛州，固固體被加加工作肥肥料。 不不幸的是是，在世世界的許許多地方方，包括括美國的的東海岸岸，固體體廢物既既不是再再生作陸陸地也不不是焚燒燒作能源源，而是是用船或或者管道道運(yùn)送到到大海再再直接向向海水中中傾卸。我我們希望望這種做做法會被被廢止，而而焚化

53、作作能量供供應(yīng)以及及堆制成成肥重復(fù)復(fù)利用于于土地將將會代替替海洋傾傾卸處理理。在固固體廢物物堆肥的的地方，有有毒的和和重金屬屬必須在在源點(diǎn)被被除去。 處處理廢水水中的固固體廢物物的方法法有擠壓壓，皮帶帶，離心心分離機(jī)機(jī)以及流流化床火火爐脫水水。已經(jīng)經(jīng)受到相相當(dāng)注意意的另外外一種方方法是容容器堆肥肥。 垃垃圾處理理。在陸陸地上的的廢物和和垃圾的的不加選選擇的傾傾卸已經(jīng)經(jīng)引起嚴(yán)嚴(yán)重的污污染問題題。垃圾圾處理可可以控制制在一個個設(shè)計和和操作很很好的垃垃圾掩埋埋場，而而且這可可能是特特定的小小社區(qū)的的一個適適當(dāng)方法法。然而而，在中中型和大大型社區(qū)區(qū)用于垃垃圾處理理的土地地正在嚴(yán)嚴(yán)重縮減減，而且且垃圾堆

54、堆肥在陸陸地上的的重復(fù)使使用可能能已經(jīng)被被限制應(yīng)應(yīng)用。對對大多數(shù)數(shù)社區(qū)適適當(dāng)?shù)南迪到y(tǒng)似乎乎是垃圾圾的焚化化，通過過燃燒有有機(jī)材料料來回收收能量。來來自熱反反應(yīng)堆以以及廢水水處理廠廠焚燒固固體廢物物的火爐爐的空氣氣發(fā)生發(fā)發(fā)射系統(tǒng)統(tǒng)必須設(shè)設(shè)計成能能防止化化學(xué)品和和微粒子子空氣污污染。這這些空氣氣發(fā)射系系統(tǒng)包括括靜電沉沉淀和加加力燃燒燒室。 有有害廢物物處理。不不幸的是是，由于于來自工工業(yè)和商商業(yè)活動動以及公公眾代辦辦站的長長期非法法傾卸和和洗滌，鄉(xiāng)鄉(xiāng)間和地地下水已已經(jīng)變得得混亂并并且被污污染。來來自傾卸卸處理地地的廢物物儲存容容器的去去除必然然地是個個很慢的的方法，并并且一個個經(jīng)核準(zhǔn)準(zhǔn)的處理理基地

55、必必須存在在并發(fā)展展。被污污染的土土壤和地地下水的的凈化是是個更慢慢的方法法，凈化化工藝必必須被設(shè)設(shè)計并實實行。例例如，被被有機(jī)化化學(xué)物污污染的水水應(yīng)慢慢慢從蓄水水層中抽抽取，然然后通過過空氣脫脫膜或粒粒狀活性性碳吸附附作用除除去污染染物。經(jīng)經(jīng)凈化后后的水再再回注入入蓄水層層，這個個工程則則需要數(shù)數(shù)年才能能完成。在在一些情情況下，這這可能是是不便的的，因為為這對那那些必須須使用這這些地下下水作飲飲用供給給的社區(qū)區(qū)，會造造成健康康危害。 空空氣污染染控制。柴柴油驅(qū)動動的卡車車和不受受限制的的汽油機(jī)機(jī)使環(huán)境境中廢煙煙增加，工工業(yè)煙囪囪則帶來來污染。在在美國，119877年環(huán)境境保護(hù)組組織出版版的統(tǒng)

56、計計表顯示示，每年年有 磅磅（ 公公斤）的的有毒化化學(xué)品被被釋放到到空氣中中，當(dāng)一一億人居居住的時時候，其其他的空空氣污染染物主要要來自于于汽車，超超過聯(lián)邦邦標(biāo)準(zhǔn)。像像洛杉機(jī)機(jī)這樣的的大城市市的地方方煙霧則則由各社社區(qū)的活活動引起起。在美美國中西西部由工工業(yè)煙囪囪排放的的廢氣引引起的酸酸雨降落落在了東東北部和和加拿大大的森林林和湖泊泊上。 雖雖然已經(jīng)經(jīng)做了很很多空氣氣凈化的的嘗試，但但是解決決的行動動還是受受到很大大的限制制。工藝藝學(xué)上可可用于除除去空氣氣中的顆顆粒物質(zhì)質(zhì)和化學(xué)學(xué)污染物物的方法法是可用用的（例例如多樣樣性火爐爐，流化化床反應(yīng)應(yīng)堆以及及究竟久久經(jīng)考驗驗的空氣氣發(fā)射技技術(shù)），但但是

57、代價價昂貴，并并且過程程緩慢。 飲飲用管理理。安全全高質(zhì)量量的飲用用水的可可用性是是現(xiàn)代文文明中一一個重要要的要素素。 源點(diǎn)點(diǎn)。通過過撤回來來自河川川的飲用用水的間間接廢水水利用是是一個可可行并且且經(jīng)濟(jì)的的供給社社區(qū)飲用用水的方方法，特特別是在在濱水地地區(qū)。水水必須經(jīng)經(jīng)過消毒毒處理以以使微生生物污染染物鈍化化，還必必須進(jìn)行行物理化化學(xué)處理理以除去去有機(jī)和和無機(jī)污污染物。 其他他的飲用用水源是是自然湖湖泊和水水庫。它它們往往往優(yōu)于河河水，并并且它們們可作多多重用途途，如給給排水和和水力電電氣的動動力。這這些湖泊泊的部分分區(qū)域的的受限制制的娛樂樂使用是是很尋常常的。 地下的的蓄水層層是一個個飲水的

58、的通常源源點(diǎn)，并并且其質(zhì)質(zhì)量相當(dāng)當(dāng)高，除除了那些些化學(xué)污污染已經(jīng)經(jīng)發(fā)生的的地方。在在世界的的一些地地區(qū)，蓄蓄水層能能被開墾墾的地表表水回灌灌。 在世世界許多多地區(qū)的的一個嚴(yán)嚴(yán)重的問問題是在在低降水水和降雪雪期間純純凈飲水水的短缺缺。一場場大規(guī)模模旱災(zāi)發(fā)發(fā)生在119899年美國國東海岸岸的春天天。在旱旱災(zāi)中出出現(xiàn)水資資源短缺缺的兩個個原因是是：許多多飲水供供給系統(tǒng)統(tǒng)沒有能能計劃充充分以應(yīng)應(yīng)對旱災(zāi)災(zāi)；相對對低的水水價使大大量水被被浪費(fèi)。 質(zhì)量。必必須審慎慎選擇最最純凈的的水用于于飲水，如如地下水水，泉水水，或高高地湖泊泊，然后后對其源源點(diǎn)進(jìn)行行強(qiáng)制性性保護(hù)。預(yù)預(yù)防地下下水的化化學(xué)污染染是極其其重要

59、的的，其可可以通過過明智的的控制地地表水沿沿岸的使使用來實實現(xiàn)。湖湖泊能被被用于娛娛樂及水水源。然然而如此此的混合合應(yīng)用需需要作很很好的計計劃。 供給給水的凈凈化與分分水嶺的的規(guī)劃和和控制一一樣重要要。在源源點(diǎn)質(zhì)量量相當(dāng)好好的地方方，化學(xué)學(xué)消毒，凝凝結(jié)，過過濾就足足夠了。如如果水是是來自含含泥量多多并遭受受有機(jī)物物污染的的河川供供給，則則需要額額外的處處理措施施。在220世紀(jì)紀(jì)80年年代，凈凈水工藝藝有了大大幅的進(jìn)進(jìn)步。臭臭氧已經(jīng)經(jīng)成為一一種消毒毒劑的選選擇，因因為它是是對細(xì)菌菌，病毒毒和原生生動物消消毒的最最有效的的消毒劑劑，并且且它不像像氯，當(dāng)當(dāng)水中存存在有機(jī)機(jī)物質(zhì)的的時候，它它不會形形成

60、致癌癌副產(chǎn)物物。經(jīng)濟(jì)濟(jì)內(nèi)嵌或或直接的的過濾可可以用于于凈化許許多高地地供給。和和臭氧結(jié)結(jié)合，這這種方法法對許多多未過濾濾水供給給是能適適用的。粒粒狀的活活性碳可可以除去去水中產(chǎn)產(chǎn)生味道道和氣味味的物質(zhì)質(zhì)，并且且能吸收收有害的的有機(jī)化化學(xué)物質(zhì)質(zhì)。 對自來來水污染染最后的的屏障是是配水系系統(tǒng)的小小心管理理?；瘜W(xué)學(xué)制品能能被添加加到已凈凈化水中中以抵消消系統(tǒng)的的腐蝕狀狀態(tài)，如如此可大大大減少少鉛管系系統(tǒng)接合合處對鉛鉛的濾去去量。而而且水管管能填塞塞水泥砂砂漿并保保持奔流流以預(yù)防防臟水。 其他方方面。環(huán)環(huán)境工程程學(xué)可以以用于區(qū)區(qū)域性問問題的解解決。變變得富營營養(yǎng)化和和藻類繁繁盛的池池塘和湖湖泊不能能被