土木工程專業(yè)英語(建筑工程)翻譯-武漢理工大學(xué)出版社

第十九課

結(jié)構(gòu)分析所有結(jié)構(gòu)必須設(shè)計成能承擔荷載而不能有整體傾覆或構(gòu)件破壞的危險。一種確定結(jié)構(gòu)安全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。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。如果支撐足以承擔力，它們反作用給結(jié)構(gòu)等值反向的力。如果電腦計算表明結(jié)構(gòu)的反應(yīng)平衡了荷載（結(jié)構(gòu)自重，人群荷載，儲存材料，交通工具，風載和地震力），結(jié)構(gòu)就處于靜力平衡。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。最后，如果需要的話，計算結(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容易。這些工具是基于結(jié)構(gòu)在荷載作用下是彈性的這個假設(shè)，即：應(yīng)力與應(yīng)變成正比。對框架構(gòu)件進行應(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（當成靜止考慮）和動荷載如風荷載和地震荷載。由于風荷載的特征是缺乏更多信息，風荷載被當作靜止作用在結(jié)構(gòu)上。計算荷載的方式和荷載作用結(jié)構(gòu)上的位置由當?shù)亟ㄖ?guī)范限定。另一方面，地震運動作用在建筑物地表下的基礎(chǔ)上并且被認為是隨機荷載。重力和風荷載的分析是應(yīng)用線彈性靜定和超靜定結(jié)構(gòu)的常規(guī)分析法來進行的。對于地震荷載，被設(shè)計成傳統(tǒng)矩形形狀的建筑物是由當?shù)亟ㄖ?guī)范規(guī)范的等量側(cè)向荷載方法所分析的。這些動力分析方法需要了解建筑結(jié)構(gòu)的動力原理和振動原理。正是這樣，由于方法的復(fù)雜性，需要高精密的計算機求解很多結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程?？偟膩碚f，分析的標準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免倒塌時，必須考慮非線性動力行為?；驹?。在結(jié)構(gòu)分析中，平衡定律是基礎(chǔ)。它計算梁，桁架，框架，拱和其它結(jié)構(gòu)的外部反應(yīng)及內(nèi)部應(yīng)力時是很有用的。例如，圖一結(jié)構(gòu)上作用有共面但不共點的力或者是荷載系統(tǒng)和反力。如果結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，這些必須平衡。如果平衡，結(jié)構(gòu)必須滿足三個條件：（1）所有力的水平分力的和必須等于零；（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。三個獨立方程決定三個未知力。因此，這些平衡方程能直接計算反力，彎矩和剪力，當然也有應(yīng)力。當滿足這些方程時，結(jié)構(gòu)就被認為是靜定的。圖1a是一個這樣結(jié)構(gòu)的例子，有三個未知力——左邊反力的豎向和水平分力和右端豎向反力。圖1b中的結(jié)構(gòu)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。另外一個結(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情況一組力產(chǎn)生的總的彎矩，剪力，應(yīng)力和變形，等于荷載單獨作用下產(chǎn)生效應(yīng)的總合。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，圓形表示可動鉸支座。超靜定結(jié)構(gòu)。當構(gòu)件反力數(shù)量超過了當平衡存在時滿足荷載和反力的獨立方程的數(shù)時，結(jié)構(gòu)是超靜定的。例如，如果圖2（a）的剛架柱固定在基礎(chǔ)d和e中，將有6個反力，如圖2（b）所示。結(jié)構(gòu)將是三重超靜定，有6個未知數(shù)，然而平衡定律只允許有三個方程。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)。這樣的研究顯示剛框架在基礎(chǔ)抵抗彎曲，在構(gòu)件中點附近彎曲反向。如圖2（c）所示，在這些點彎矩為零。因此，反彎點相當于鉸接接點。圖2：靜不定結(jié)構(gòu)。（a）構(gòu)件配置。（b）P力在d,e點對應(yīng)的水平反力是和，垂直犯力是和，彎矩是和。（c）變形。反彎點或者說是彎曲改變點是f，g和h。如果它們在梁和柱中的位置假設(shè)如圖2所示，并且如果也假設(shè)柱的剪力等于側(cè)向荷載的一半，那么從平衡方程也許可以確定反力。同樣的近似方法（由下面部分描述）已經(jīng)用來估計風荷載在框架里產(chǎn)生的應(yīng)力。（圖3）圖3：圖上表示建筑物框架用認為反彎點在柱和梁中點的近似方法計算風載下的應(yīng)力。近似方法。多層框架中計算風載應(yīng)力的門架式解法假設(shè)：柱和梁的中點存在反彎點，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。懸臂解法同樣是假設(shè)柱和梁的重點是反彎點。然而，它進一步假設(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化。和門式框架解法一樣；也產(chǎn)生了一個靜定結(jié)構(gòu)。其它決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-百分數(shù)法，因素法和C法。在一段時期里，即精確解法是很費力和耗時的卡氏定理，很多高層建筑用門架式或懸臂式解法，和費時最少的方法計算。然而，其他分析方法和電子計算機出現(xiàn)時，近似方法只用作最初估計和檢驗計算機的解。計算機分析。電子計算機的出現(xiàn)引進了結(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。柔度法的本質(zhì)是結(jié)構(gòu)按靜定力系表達的位移疊加。多余力的大小由結(jié)構(gòu)的變形相容條件決定。為了滿足變形協(xié)調(diào)要求，必須同時解n個線形方程。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個方程是為結(jié)構(gòu)的每個多余荷載的解。剛度法在分析時認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，兩種方法都計算只有n個多余未知量的結(jié)構(gòu)或需要解復(fù)雜的矩陣式的結(jié)構(gòu)。兩種解法的對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(jié)點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。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，進行分析，但是需要考慮材料非線性行為和作用在結(jié)構(gòu)上的荷載變化產(chǎn)生的非線性幾何變形。第十七課

結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)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(shè)計，施工和建筑物施工控制。設(shè)計包括制定要做任務(wù)的時間表，選擇對工程最合適的結(jié)構(gòu)型式和設(shè)備。施工需要適時安排工作需要的全部圖紙，設(shè)計和材料以避免耽擱工期。控制由進度分析和費用分析組成，確保工程按時和在估計的費用內(nèi)完成。計劃。計劃開始于建筑物的詳細調(diào)查和工程設(shè)計書。通過調(diào)查，所有工作項目清單被準備好，相關(guān)的項目被收集起來列成一個主要的計劃表。建筑步驟和每個項目分配的時間接著被列出來。選擇被用在各個工作項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用?？偟臅r間量分配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度表繪制完成后，次要的詳細進度表根據(jù)主要進度表準備。這些包括獲得材料，設(shè)備和勞動力的單個進度表，也有費用和收入的預(yù)算表。施工。工程的快速施工要求當需要時有穩(wěn)定的材料，設(shè)備和勞動力供應(yīng)。結(jié)構(gòu)工程主要對購買大部分建筑材料和運輸它們到工地上負責。一些材料，如結(jié)構(gòu)用鋼和機械設(shè)備，需要供應(yīng)者部分或全部制作。對于這些制作的材料，工程師必須準備或檢查所有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。其他結(jié)構(gòu)工程的職責是通過研究方法安排工作，準備詳圖以便闡明設(shè)計工程師的建筑圖，檢查工作以確保它符合計劃和規(guī)范。在大多數(shù)大型工程里，有必要為臨時性結(jié)構(gòu)如排水結(jié)構(gòu)，道路，辦公和儲存結(jié)構(gòu)，模板和擋土壩設(shè)計和準備結(jié)構(gòu)圖紙。另外的問題在于電力和機械工具的選擇，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)分配的結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計?？刂啤＿M度控制靠對比實際施工過程和建立在主要或詳細進度表上的期望施工過程獲得。既然工程的某個特性很容易影響整個工作，那么通常要增加設(shè)備或人員以加快工作。費用控制靠對比實際每個工程項目費用和工程初的預(yù)算獲得。施工的總費用除以施工項目數(shù)就是單個項目費用。土方開挖或混凝土施工以體積作為典型的計價單位，結(jié)構(gòu)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。個別的工作項目費用靠定期的發(fā)放工作費用如工資表，和發(fā)放到各種工作項目賬戶上獲得。工資表和設(shè)備租金根據(jù)全體工頭準備的時間卡片分配。卡片指出了全體人員設(shè)備在不同的工作單元上花費的時間材料費用的分配是基于用在每個專門項目上的每種類型的材料的量。當實際費用和估計費用的對比表明過量時，分析原因。如果是設(shè)備費用過量，那也許是設(shè)備能力不夠，或是不適合工作。如果是勞動力費用過量，那也許是人員過多，缺乏合適的管理，或者是被缺乏材料或安排布置耽擱了。在這種情況下，分析生產(chǎn)能力時，時間研究是無價的。建筑施工根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域分類。這些包括，工程場地準備，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，機場的施工方法一般是一樣的。然而，在不同的情況下，各個領(lǐng)域的重要性不同。場址準備。這包括除去和清理所有表面結(jié)構(gòu)和擬建建筑物場地的生長物。推土機用在小型結(jié)構(gòu)和樹木的情況下，大型結(jié)構(gòu)必須被拆除。挖填土。這包括土方開挖和回填土。土方開挖在場址準備之后進行。當現(xiàn)存的階地必須降到一個新的高度時施工。土方開挖開始于單獨除去表層的有機土。表層土后來重新用作美化新結(jié)構(gòu)。這也能阻止地表土下的無機材料的污染，它也許被用作填方。土方開挖由這樣挖掘機如單斗挖土機，拉鏟挖土機，抓斗，起重機和鏟運機中任何一種完成。在地上進行有效的開挖需要干燥的開挖環(huán)境，因為當土濕了時會不穩(wěn)定并且不能為開挖和拖拉設(shè)備提供支撐。當開挖線位于天然水位以下時，排水成了一個主要工作。排水攔截地下水流動。當這發(fā)生時，排水和穩(wěn)定土體靠溝渠完成，溝渠引導(dǎo)滲出的水流到一個集水坑，水在那里被泵送出去。排水和穩(wěn)定土體也許靠其它方法如井點和電滲完成。一些材料，如巖石，粘性礫石和硬質(zhì)粘土需要爆炸成松散態(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決定于巖石的結(jié)構(gòu)和類型以及爆炸孔的直徑和深度。填土完成后，通常要壓緊以阻止隨后的下沉。通常靠當被定位時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(qū)動的前膛被用來壓實沒有空間給滾筒操作的結(jié)構(gòu)物附近。地基處理。當?shù)叵绿綔y表明支撐結(jié)構(gòu)的地基有缺陷時，地基必須被加固。水流失，洞穴，裂縫，缺陷或其它的不足靠灌漿填補和加強。灌漿就是高壓噴射流動混合物。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，粘土和凝結(jié)的化學(xué)物質(zhì)。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)場更積極，但組裝單元大小受運輸能力和安裝設(shè)備限制。在高層結(jié)構(gòu)里，塔架必須經(jīng)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。對于河上的橋，鋼結(jié)構(gòu)也許靠駁船或當橋很高時，在正在安裝的橋上移動塔架來組裝。長懸索橋上的鋼索靠卷揚機裝在合適的地方，在錨固點安裝。在對面的錨固點重復(fù)操作，直到所需要的鋼索安裝完為止?；炷两Y(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。支模要求保持和支持所需要的流動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)點結(jié)合在一起。模板和結(jié)點被設(shè)計成能支撐臨時的流動混凝土的壓力。對豎直墻來說，在混凝土定位后至少一天才能進行拆模操作。當混凝土硬化或凝固了才能拆模。當模板常移動時，滑模是一個方法，提高到達新鮮混凝土高度處。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)周圍間隔布置?；逵迷诟呗柦Y(jié)構(gòu)中如：筒倉，油罐，煙囪?；炷镣ǔＳ蓛煞N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(xiàn)場澆筑。現(xiàn)場生產(chǎn)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(chǎn)。這就需要空曠的采石場和安裝處理設(shè)備如壓碎機和篩子。混凝土靠直接從攪拌車上用斜槽運送或靠裝在桶中用起重機械或纜繩提上來，或靠特殊的混凝土泵泵送上來。暴露外部的補強要求阻止混合水的蒸發(fā)或補充蒸發(fā)掉的水。發(fā)展到設(shè)計強度要求合適的水和水泥平衡。鋪設(shè)到飛機場和公路上的混凝土完全是機械操作，來自攪拌車或可移動的鋪路車，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專門設(shè)備。接著展開和震動混凝土，抹平表面，切除收縮節(jié)點，作用一種補強混合物。鋪設(shè)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(shè)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。

第十六課

基礎(chǔ)

建筑物或其它的構(gòu)造物是由土地上的基礎(chǔ)支撐的。“foundation”這個單詞或者是指土地本身，或者是指插入在土地上以提供支撐的物體，或者是指土地和立于其上的物體的合稱。對于一棟多層辦公樓，“foundation”可能是混凝土基礎(chǔ)和支撐基礎(chǔ)的土或巖石的合稱。對于一個擋土壩，“foundation”可能指的是為大壩提供支持力的天然土地或巖石?；炷粱A(chǔ)或樁基或樁承臺通常指的是“foundation”，不包括為基礎(chǔ)提供支持力的土體或巖石，已就位的基礎(chǔ)和天然土體或巖石形成了一個基礎(chǔ)系統(tǒng)，土體和巖石提供了系統(tǒng)的最終支持力。已就位的基礎(chǔ)或者是由土地支撐或者是由巖石支撐。受強制施加的荷載時，土體或巖石的反應(yīng)決定了基礎(chǔ)系統(tǒng)功能的好壞。在選擇就位點時，設(shè)計者必須決定安全壓力，即作用在土體或巖石上并且結(jié)構(gòu)能承受的整體建筑物和不同建筑物作用的荷載量?；A(chǔ)系統(tǒng)已安裝部分也許是獨立基礎(chǔ)，片筏基礎(chǔ)，平板基礎(chǔ)，箱型基礎(chǔ)或者是樁基。它們都是將荷載從上部結(jié)構(gòu)傳入到地下。這些將荷載從上部結(jié)構(gòu)傳到地下的部分叫做下部結(jié)構(gòu)。（圖1）圖1：基礎(chǔ)系統(tǒng)的例子。（a）支撐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)由土體支撐。（b）支撐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)支撐在巖石上。（c）結(jié)構(gòu)由樁基礎(chǔ)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。基礎(chǔ)。獨立基礎(chǔ)或擴展基礎(chǔ)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(chǔ)由鋼筋混凝土構(gòu)成。然而，在一些情況下，它們也許由素混凝土或者砂漿構(gòu)成。當一個基礎(chǔ)只支撐一個柱的時候，它是方形的。支撐兩個柱的基礎(chǔ)被稱作聯(lián)合基礎(chǔ)，它們也許是梯形也許是長方形。懸臂基礎(chǔ)被用來傳遞兩個柱的荷載，支持一個柱和另一個位于與建筑物線或者是外墻線相對應(yīng)的基礎(chǔ)尾端上的柱。支撐墻的基礎(chǔ)叫做連續(xù)基礎(chǔ)。（圖2）基礎(chǔ)的尺寸是由可能施加在基礎(chǔ)底部的荷載除以地基土和巖石能夠承擔的容許支撐力來確定的。大部分建筑規(guī)范和教科書關(guān)于基礎(chǔ)部分都包括不同類型土體或巖石的容許支撐力圖表。然而，這些圖表僅僅給了一個對土體或巖石粗略分類的描述。因此，使用時必須小心。更多關(guān)于土體或巖石的具體信息要靠鉆探試驗：選擇土體或巖石試樣，室內(nèi)試驗和決定容許承載力的工程分析獲得。如果荷載量是一個問題，那么也許有必要用一個可替換的基礎(chǔ)形式，而不是獨立基礎(chǔ)，或者增大基礎(chǔ)尺寸以減小承載力。圖2：基礎(chǔ)類型。（a）柱基礎(chǔ)。（b）聯(lián)合基礎(chǔ)，矩形或者梯形。（c）懸臂基礎(chǔ)。（d）墻基基礎(chǔ)梁用在外部柱基礎(chǔ)之間以便支撐墻。梁傳遞墻重到柱基礎(chǔ)。梁也用在內(nèi)部基礎(chǔ)之間用作支撐或節(jié)點或支撐內(nèi)部墻體。擋土墻是那些因墻后有土而承受水平土壓力的墻。這些墻的基礎(chǔ)必須和為其支撐的土體或巖石之間有足夠的摩擦阻力，以便當它們受到水平土壓力的時候不會滑移。另外，擋土墻必須設(shè)計成這樣才不會傾覆，在冰凍敏感地區(qū)，基礎(chǔ)必須置于冰凍線下。筏式基礎(chǔ)。板式基礎(chǔ)或者浮筏基礎(chǔ)通常是把荷載從柱子或者轉(zhuǎn)和墻傳到地基土或巖石的面積，厚度，重量都很大的鋼筋混凝土底板。筏板也是聯(lián)合基礎(chǔ)，但比支撐兩個柱的基礎(chǔ)大得多。它們是連續(xù)基礎(chǔ)，并且設(shè)計成傳遞相對一樣的壓力到下面的土地或巖石，筏板是剛性的并且像一架橋立在不連續(xù)的土地或巖石上。平板建造在地面以下幾米深處，當與外墻結(jié)合時就是所謂的浮筏基礎(chǔ)。從地表到平板底部所挖掘的土體重量也許等于或接近于整個結(jié)構(gòu)的重量。這種情況下，極少或者是沒有荷載作用在地基土上，結(jié)構(gòu)的荷載也許在建造后降低到最小。平板基礎(chǔ)。平板基礎(chǔ)并用在輕結(jié)構(gòu)上，在這里，柱子和墻直接支撐在底板上，底板被加厚了，而且在柱子和墻荷載作用的地方更重重的加強了。特殊問題。下部結(jié)構(gòu)置于地下水位線以下時，地下水是一個與基礎(chǔ)設(shè)計安裝相聯(lián)系的重要問題。從深井中抽水或從集水井中抽水是在基礎(chǔ)施工期間用于施工現(xiàn)場排水的方法。其它不常用的方法有：冰凍土中水，電滲排水和安裝由開挖周圍灌漿形成的止水帷幕。如果排水作業(yè)在有現(xiàn)存建筑物包圍的場地進行，就必須采取預(yù)防措施來保護這些建筑物，因為降低地下水有可能引起支撐這些建筑物的土下沉。如果地下室部分或者完全位于地下水位線以下，那么它的墻除了設(shè)計成承受墻后土壓力還要承受外面的靜水壓力。一個替代方法就是安裝一個滲透系統(tǒng)把水移到墻外。一些位于地下水位以下的地下結(jié)構(gòu)，可能由此受到向上的靜水壓力，此力超過了結(jié)構(gòu)施加的向下的力。在這種情況下必須有錨固結(jié)構(gòu)以阻止它們向上漂浮。地下水也造成了這樣的問題：滲透地下墻，板，節(jié)點到地下室內(nèi)。提供一個外部永久的排水系統(tǒng)把水排出地下室或把墻或板放在一個不可透過的塑料膜里，或者是給外墻涂一層瀝青乳香以降低滲透力，這樣可以減少地下水的滲透。前面所描述的方法結(jié)合起來也用過。擋土墻和橋墩通常在低段處有集水孔，通過集水孔，聚集在墻或橋墩后面的水就可以排出。當水通過墻流進敞開的外部排水系統(tǒng)時，墻后的水壓力就會減少。基礎(chǔ)置于膨脹土體上時也通常遭到令人頭疼的位移，除非采取專門的預(yù)防措施。膨脹土是那些在不同量的濕氣下過分膨脹或收縮的土。問題可以這樣解決：基礎(chǔ)安裝在濕氣條件有重大變化的區(qū)域里；換填非膨脹材料；土中添加石灰或水泥摻合劑以便體積不發(fā)生改變；使結(jié)構(gòu)變得柔韌以適應(yīng)位移。補救型或者是預(yù)防型的地基處理通常是有必要的。補救型地基加固用在糾正基礎(chǔ)定位超出時存在的偏差。如果被恢復(fù)到原始狀態(tài)，則必須提供額外的基礎(chǔ)支撐。預(yù)防型地基加固用在當新結(jié)構(gòu)安裝在靠近或位于這樣的結(jié)構(gòu)物下面，如城市地鐵結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)支撐是一門專業(yè)的建造技術(shù)。工作通常在一個限定的地方進行，如一棟建筑物的地下室或一棟建筑物外面開挖的小坑里。當新基礎(chǔ)安裝時必須對存在的結(jié)構(gòu)荷載提供支撐。新基礎(chǔ)或者是定位比最初的基礎(chǔ)深的基礎(chǔ)或者是樁基或是箱型基礎(chǔ)。墻基支撐靠在已存基礎(chǔ)附近或下面挖坑來實現(xiàn)?？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(jié)構(gòu)的破壞。當?shù)竭_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(chǔ)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毫米的混凝土。所謂得泥漿，即混合物被壓實緊密，送到新基礎(chǔ)頂部和舊基礎(chǔ)下部之間。在整個墻基長度范圍內(nèi)基礎(chǔ)支撐過程重復(fù)進行。結(jié)果，新基礎(chǔ)也許是連續(xù)墻也許是間斷的橋墩。第四課高層建筑

大體上建筑施工工藝學(xué)方面已經(jīng)有許多進步,在超高層的設(shè)計和施工上已經(jīng)取得了驚人的成就。高層建筑早期的發(fā)展開始于鋼結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土和薄殼筒系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)濟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。更大高度的要求增加了梁柱的尺寸以使建筑物剛性更強，以便在風荷載作用下建筑物將不會產(chǎn)生超過一個可接受限度的擺動。過度的側(cè)移可能導(dǎo)致隔墻，天花板和其他建筑細部的重復(fù)性損害。此外，過度側(cè)傾可能使建筑物的居住者因為對擺動的知覺而導(dǎo)致不便。鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，能充分利用整個建筑物固有潛在的勁性，因而不需要額外加勁以限制側(cè)傾。例如，在一個鋼結(jié)構(gòu)中，經(jīng)濟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采用層逐漸增加的數(shù)量表現(xiàn)傳統(tǒng)框架的平均單位重。曲線B則表現(xiàn)框架受到所有橫向荷載保護下的平均鋼重量。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用。結(jié)構(gòu)工程師已經(jīng)發(fā)展了可消除這一額外費用的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)體系。因為一些類型的結(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造。帶有剛性帶式桁架的框架。為了將一個框架結(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用一個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)?？蚣芡搀w。只有當建筑物突出地面的所有的柱構(gòu)件能夠彼此連接使整個建筑物成為一個空心筒體或一個勁性箱體時，一幢高層建筑的整個結(jié)構(gòu)才能最有效。這種特殊的結(jié)構(gòu)體系第一次大概是用于芝加哥的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。對角柱桁架支撐筒體。建筑物的外柱可以被適當?shù)姆指魠s仍能通過在梁柱中線處交叉對角構(gòu)件連接使之作為一個筒體而共同工作。這種簡單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，其僅僅使用了傳統(tǒng)的40層樓高建筑的用鋼量組合筒體（束筒）。由于對更大更高的建筑物的持續(xù)需求，框架筒和對角柱桁架支撐筒可能采用組合使用的形式以創(chuàng)造更大的筒，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個筒，由三排建筑物組合而成。一些個別筒體終止在建筑物不同的高度，證明了無限建筑可能性的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系的發(fā)展提高了高層建筑抵抗側(cè)向力（風和地震作用）和飄移（建筑物的側(cè)向運動）的能力。薄殼筒使筒結(jié)構(gòu)體系有了進一步的發(fā)展。薄殼筒的進步是利用（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，為高層建筑抵抗側(cè)向荷載提供了一個有效的途徑，而且可獲得不設(shè)柱子，節(jié)省成本，使用面積與建筑面積之比很高的室內(nèi)空間。

由于薄殼表面的作用，筒體的框架構(gòu)件數(shù)量減少，使得結(jié)構(gòu)更輕，費用更少。所有標準柱和外墻托梁都采用標準型鋼，使得組合構(gòu)件的使用和花費最小化。四周外墻托梁的深度要求也被減少，而且樓板上的頂梁對有用空間的占用會達到最小。這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)已經(jīng)被使用于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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生了很大的挑戰(zhàn)。

框架筒體。由上面討論到的，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(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)計目前世界上最高（714英尺或218米），總費用只相當于傳統(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建筑）成為可能。

結(jié)合混凝土和鋼的體系也得到發(fā)展，這方面的一個例子是由Skidmore,Owings和Merrill發(fā)展的復(fù)合體系。它是采用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。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(chǔ)。建筑物的組成

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，供暖和冷卻，照明這樣的與機械和電力有關(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。摩天大樓的出現(xiàn)得益于19世紀的兩大發(fā)展：鋼骨架結(jié)構(gòu)和旅客升降機。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年巴黎展覽會的塔和他為Galeriedes機械的設(shè)計表現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)的靈活性。艾菲爾鐵塔高984英尺（300米），是人類建造的最高的結(jié)構(gòu)，直到40年后才被美國一系列的摩天大樓超越。第一個升降機是在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大尺寸的升降機，它的水力升降機能在一個小時內(nèi)運送2350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(jié)構(gòu)本質(zhì)上一種梁柱模型，并且仍然被用于房屋框架結(jié)構(gòu)。承重墻結(jié)構(gòu)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19世紀80年代16層的Monadnock大廈，較下層的樓板下的墻厚達5英尺（1.5米）。在1883年，WilliamLeBaronJenney(1832-1907)采用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“幕墻”，勝于起支撐作用。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(jié)構(gòu)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(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588英尺(179米)，被倫敦的高達650英尺（198米）的郵政大廈和其他塔式建筑所超越。

關(guān)于摩天大樓構(gòu)造觀點的轉(zhuǎn)變恢復(fù)了承重墻的使用。在紐約城由EeroSaarinen于1962年設(shè)計的哥倫比亞廣播系統(tǒng)大樓，有一個由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。這個環(huán)形墻實際上有效地組成了一個承重墻。產(chǎn)生這種趨向的一個理由是，采用建筑物的墻壁作為一個筒體，可以非常經(jīng)濟地獲得起到抗風作用的足夠硬度。世界貿(mào)易大廈是這種筒體方法的另一個例證。相反地，剛性框架或垂直的桁架通常被用于提供側(cè)向穩(wěn)定性。

外殼。建筑物的外殼由透明元素（窗）和不透明元素（墻）所組成。盡管塑料正在被使用，窗傳統(tǒng)上還是使用玻璃，特別是在學(xué)校，破損產(chǎn)生了一個維護問題。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造：磚，預(yù)制構(gòu)件，混凝土，石，不透明玻璃，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(gòu)造依賴于所使用的基本結(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薄板雙向都近距離排列的混凝土梁，在其下部提供了一個多余的空間。這種類型的板的使用依賴于支撐柱或墻間的跨度和空間的功能。例如，在公寓中，當墻和柱的間距在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。辦公大樓中常使用波紋鋼樓板，這是因為波紋鋼樓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)。一個現(xiàn)代建筑不僅包括它所需要的空間（辦公室，教室，公寓），還包括幫助提供舒適環(huán)境的機械與電力系統(tǒng)的輔助空間。在摩天辦公大樓中，這些輔助空間可能構(gòu)成總建筑面積的25%。在辦公大樓中，供暖，通風，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%被分配給它們。因為使用帶有不能開窗的密封性建筑屋的增加，精細的機械系統(tǒng)被用于通風和空調(diào)。渠道和管道攜帶來自中央風扇室和空氣調(diào)節(jié)機的新鮮空氣。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)。

已經(jīng)有種種嘗試將機械和電力系統(tǒng)通過坦白地表達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，用吊頂進行分配。這種方法使得減少建筑物的花費成為可能，并且可以允許改革，例如在結(jié)構(gòu)的跨度方面。

地基與基礎(chǔ)。所有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)計中極端重要的考慮因素?；A(chǔ)的設(shè)計依賴于許多土體的要素，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)。土壤很少有一個單一的成分。它們通常是不同厚度土層的混合物。為了評估，土壤被按照顆粒大小分為不同等級，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（每平方米976.5公噸）的負載，但是最軟的淤泥所能承受的負載只有每平方英尺0.25噸（每平方米2.44公噸）。所有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。許多土（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，當荷載解除后可以回彈。土壤的彈性常常依賴于時間，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)年的時間長度上。超過一個時段，如果建筑物作用在土體上的負載高于土的天然壓實重量，它可能產(chǎn)生沉降。相反地，如果建筑物作用在土體上的負載小于土體的天然壓實重量，它可能隆起。土也可能在建筑物自重作用下產(chǎn)生流動，就是說，它很容易被壓擠出。

由于壓實和流動效應(yīng)，建筑物趨向于沉降。例如比薩和博洛尼亞的斜塔，不均勻沉降能產(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，并且極端的情況是建筑物可能倒塌。盡管在某些極端條件下，像墨西哥城的情況，能產(chǎn)生嚴重的后果，但是不均勻沉降并不是那么嚴重。過去100年以來，那里地下水水位的變化已經(jīng)使一些建筑物沉降超過10英尺（3米）。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(dǎo)致基礎(chǔ)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）。土較軟的地方，有必要將柱荷載傳遞到一個較大的面積上，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）。地表附近的土體不能承載建筑物重量時，木制，鋼制或混凝土制樁被打入以加固土體。

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)計基礎(chǔ)的方法已經(jīng)在20世紀內(nèi)得到發(fā)展。美國KarlTerzaghi的先鋒研究，利用土力學(xué)和探測及測試程序技術(shù)，使精確預(yù)報基礎(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)仍然是許多建筑物一個隱藏而昂貴建筑物與建筑學(xué)

建筑物的目的是給人類的活動提供一個遮風擋雨的地方。從穴居時代到現(xiàn)在，人類的第一需要最基本的就是有一個可以遮風避雨之所。在一個比較一般的感覺中，建筑物的藝術(shù)包含人類試圖控制環(huán)境和直接自然力以滿足需要所取得的所有成就。除建筑物外，這種藝術(shù)還包括大壩，運河，隧道，溝渠和橋。遮風避雨的建筑物的設(shè)計和其他功用的土木工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計的科學(xué)基礎(chǔ)原理是相同的。而只是因為現(xiàn)代社會特定的需要，這兩個領(lǐng)域才沿著不同的路徑發(fā)展。相似的，關(guān)注作為遮風避雨的建筑物的主要營造者也不再是一個單獨的個體；相反的是由多個專家組成的小組：規(guī)劃師，建筑師，工程師和建造者。一個現(xiàn)代建筑物的實現(xiàn)依賴這個小組集體的智慧。建筑物的結(jié)構(gòu)是建筑物的功能、環(huán)境及各種社會經(jīng)濟因素共同作用的產(chǎn)物。公寓，辦公大樓和學(xué)校的不同在于它們實現(xiàn)的功能不同。公寓的每一個可居住空間如起居室和臥室必須有來自窗戶的自然光，而浴室和廚房可以采用人造光源因而可以安排在建筑物內(nèi)部。這種必要的設(shè)置對公寓的進深必然有限制。另一方面，對辦公大樓而言，人造光源更能達到均勻照明的要求，因此，對自然光的需求不再有建筑物進深的限制。環(huán)境可能影響到建筑物的形狀和外觀。城市里的學(xué)校通過使用空白的圍墻完全的封閉于城市之外，而鄉(xiāng)村的學(xué)校可能發(fā)展成為景觀的一個主要部分，即使兩者實現(xiàn)同樣的功能。最后，建筑物的結(jié)構(gòu)被各種社會經(jīng)濟因素影響，包括地價，租賃，工程預(yù)算，分區(qū)限制。城市的高地價造成高層建筑物，而鄉(xiāng)村的低地價造成低的建筑物。富人的住房建筑計劃不同于廉價的住房建筑計劃。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。在所有這些例子中，有著相似功能的建筑物常常采用不同的結(jié)構(gòu)。建筑學(xué)是建筑物的藝術(shù)。事實上所有的建筑學(xué)都是關(guān)于為了人類的使用而圍住的空間。在任何特殊的建筑物中所覆蓋的精確活動——廣泛到從工廠的一條裝配線到一個家庭的起居室——應(yīng)該規(guī)定幾個內(nèi)部區(qū)域的大小和形狀。這些空間也必須被安排在彼此合乎一定邏輯的關(guān)系中。此外，在建筑物中的人類活動——建筑學(xué)中的說法是“流通”——需要大廳，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，是深入實現(xiàn)建筑物意圖的空間組織中的這些不同目的的決定。好的平面組織可以指引訪客到達他們的在建筑物中的目的地并且使他們留下印象。他們也許是下意識地被大廈很顯然的各個單元的關(guān)聯(lián)所指引。相反地，不好的平面組織將帶來不便，浪費和視覺混亂。此外,一個結(jié)構(gòu)需要很好地被建造。它應(yīng)該有結(jié)構(gòu)需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，部分決定了建筑物的結(jié)構(gòu)并對建筑物進行表達。石能抵抗壓縮，盡管一起壓擠的力幾乎是不能確定的。在一個實驗室里壓碎石是可能，但是對于實際應(yīng)用，它的抗壓強度則是無限的。另一方面，石在抵抗各向拉力方面是很弱的。任何空間跨度的梁在支承之間容易向下彎曲，梁的下半?yún)^(qū)承受拉力。由于石承受拉力的能力很弱,這種材料的梁相對地比較短,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，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)建筑時期其適當?shù)脑煨鸵恢北煌咨票Ｗo著，像在美國的喬治王時代。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)。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(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。鋼的抗拉強度也等于或大于其抗壓強度。已經(jīng)觀察過鋼結(jié)構(gòu)建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)——一個支撐樓板和屋頂?shù)墓羌堋魏蔚匿伱娌牧隙伎赡苁潜匦璧摹Ｄ竞弯撘矞试S懸臂結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，梁的投影超出支承的最后一個測點。最后，建筑學(xué)不僅必須超過符合強度和空間的實際需要，它也一定要使人得到精神滿足。建筑物應(yīng)該使每一個零部件形成一個美學(xué)的統(tǒng)一體。因此，結(jié)構(gòu)的側(cè)面和背面應(yīng)該與正面具有足夠的一致性，可以使所有相關(guān)部分成為一個獨立的整體。同樣地，大部分的內(nèi)部分區(qū)也需要在外部設(shè)計上有所表現(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里意識到他們將在里面找到什么。

建筑要求有恰當?shù)谋壤?，即令人愉快的虛與實、高與寬、長與寬的關(guān)系。人類已經(jīng)作過許多嘗試用數(shù)學(xué)公式來解釋好多比例，如黃金分割。然而，這些努力并沒有被廣泛接受，盡管在設(shè)計各處透過一些尺寸（舉例來說，一個模數(shù)是一個柱的直徑一半）的復(fù)測法已經(jīng)收到很好的結(jié)果。這種復(fù)測法幫助提出了人類思想渴望的可視規(guī)則。

一個建筑物還應(yīng)該有建筑師稱作的比例尺，它應(yīng)該能在視覺上傳達它的真實尺寸。如長椅、臺階或樓梯欄桿等元素，盡管由于它們特別的原因在大小方面有些微可變，但仍然與人類的正常尺度有關(guān)。它們因此也幾乎不可察覺地成為精確計量整個大廈尺度的測量單位。因這些單位對整個建筑物而言太小，所以還需要其他中間尺度的元素。樓梯和一個樓梯欄桿可能給門口的尺寸一個提示，依次是柱廊的高度，最后是整個的結(jié)構(gòu)廊。凡爾賽的PetitTrianon在比例尺方面相當完美。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。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為了強調(diào)建筑物的一些重點而常被采用。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，一個銀行要看起來像銀行，一個教堂也應(yīng)該同樣地可以被立刻確認。理想地，任何建筑物應(yīng)該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。經(jīng)過建筑學(xué)目的的成型，再受材料、比例和設(shè)計者給定的比例尺和特征支配，建筑物成為建造它們的時代的理想的表達和熱望。歷史性建筑學(xué)的連續(xù)性式樣是他們的時代精神的化身。的部分。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，比如飛機場，鐵路，管線，摩天大樓，以及其他設(shè)計用作工業(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)別于當時占優(yōu)勢地位的軍事工程師的工作而采用的名詞。自從那時起，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)域更為廣闊。領(lǐng)域。因為包含范圍太廣，土木工程學(xué)又被細分為大量的技術(shù)專業(yè)。不同類型的工程需要多種不同土木工程專業(yè)技術(shù)。一個項目開始的時候，土木工程師要對場地進行測繪，定位有用的布置，如地下水水位，下水道，和電力線。巖土工程專家則進行土力學(xué)試驗以確定土壤能否承受工程荷載。環(huán)境工程專家研究工程對當?shù)氐挠绊?，包括對空氣和地下水的可能污染，對當?shù)貏又参锷畹挠绊?，以及如何讓工程設(shè)計滿足政府針對環(huán)境保護的需要。交通工程專家確定必需的不同種類設(shè)施以減輕由整個工程造成的對當?shù)毓泛推渌煌ňW(wǎng)絡(luò)的負擔。同時，結(jié)構(gòu)工程專家利用初步數(shù)據(jù)對工程作詳細規(guī)劃，設(shè)計和說明。從項目開始到結(jié)束，對這些土木工程專家的工作進行監(jiān)督和調(diào)配的則是施工管理專家。根據(jù)其他專家所提供的信息，施工管理專家計算材料和人工的數(shù)量和花費，所有工作的進度表，訂購工作所需要的材料和設(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按質(zhì)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(shè)計工程中使用的多數(shù)元件（即計算機輔助設(shè)計，或者CAD）并對其進行管理。計算機成為了現(xiàn)代土木工程師的必備品，因為它使得工程師能有效地掌控所需的大量數(shù)據(jù)從而確定建造一項工程的最佳方法。

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)，美國太空計劃，發(fā)射塔，龐大的天文和無線電望遠鏡，以及許多其他種類的項目。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)用計算機確定一個結(jié)構(gòu)必須承受的力：自重，風荷載和颶風荷載，建筑材料溫度變化引起的脹縮，以及地震荷載。他們也需確定不同種材料如鋼筋，混凝土