土木工程专业英语课文翻译雷自学Word格式文档下载.docx
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金属广泛应用于预制结构中,如匡西特活动板房,在大多数大都市中其应用比比皆是.生产金属需要大量人力,特别是建筑业需要大量金属时更是如此.其他用途的金属有钛、铬、金和银.钛可以用于结构物,但是其价格比钢材高出许多.铬、金和银用于装饰,这是因为它们价格高而且结构性能差,比如其抗拉强度和硬度都较低.
玻璃
自从有了覆盖建筑物的小洞口的玻璃以来人们一直在使用明亮的窗户.玻璃能使光线射入房间同时还能隔绝外界恶劣气候.它通常是由硅和硅酸盐混合制成,因而极易破碎.
现代玻璃幕墙可以用来覆盖整个建筑物表面,在空间框架中也可以玻璃来覆盖大跨度屋面结构.
陶瓷
陶瓷制品有瓷砖和固定设备等,陶瓷最常用作为固定设备或建筑物表面装饰.陶瓷曾经是一种特殊的窑中烧制的粘土陶瓷,但是它已经发展为一种技术含量更高的材料.
塑料塑料这一术语包括一系列人造或者半人造有机缩合或聚合物,只要它们能模制或挤压成为物体、膜或者纤维即可.其名来自于在半液态时的延展性.塑料的耐热性、硬度和弹性千差万别,结合此适应性,塑料成分的一致性和其较轻的自重使其几乎可以用于各行各业.
纤维织物
帐篷曾经是游牧民族住所首选,这其中包括两种著名的形式,即圆锥形帐篷和蒙古包.随着抗拉结构的出现,帐篷已经发展成为以后总主要的结构技术.现代建筑物可由柔性材料制成,并由一种钢缆体系或者内部气压支撑.
第二课
抗拉强度
抗拉强度是使材料发生断裂或者产生永久变形的应力.材料的抗拉强度是一种延展特性,因此它并不取决于时间的尺寸.但是它取决于试件的制备、测试环境的温度和材料温度.抗拉强度以及弹性模量和抗锈蚀性都是用于各种结构和机械装置的工程材料的重要参数,对于各种材料,如合金、复合材料、陶瓷、塑料盒木材等都规定了其抗拉强度.
有三种抗拉强度
屈服强度,是材料从弹性变形到塑性变形转化时的应力
极限强度,是材料承受拉伸、压缩或者剪切时可以承受的最大应力,是应力应变曲线上的最大应力
断裂强度,与应以应变曲线上的断裂点相对应的应力
各种抗拉强度如下面的低碳钢的应力应变图（Fig.T1.1a）所示：
金属材料在达到屈服点之前具有线性应力应变的关系.如图Fig.T1.1a所示.由于应力作用区的碳原子相互作用和错位,有一些钢材在屈服强度后出现应力下降现象.冷加工钢材和合金钢并无这种效果.大多数金属的屈服点不是那么明确.应力低于屈服强度是,在卸载之后变形可以完全恢复,材料将返回到期初始形状.如果应力超过屈服点,则变形就是不可恢复的,材料不会恢复到其最初始的形状.这种不可恢复的变形称为塑性变形.对于许多应用来讲,塑性变形是不能接受的,因而将屈服强度作为设计极限强度.过了屈服点之后,钢材和许多其他延性金属将经历一段应变硬化的过程,即在达到其极限强度之前随着应变的增长,应力再次出现增长.如果材料是在这一点上卸荷,应力应变曲线将与起点和屈服点之间的曲线相平行.若是重新加载,它将会按照卸载曲线重新达到极限强度,并成为新的屈服强度.
当将金属材料加载到其屈服强度之后,它将发生颈缩,即截面面积由于塑性流动而开始减小.当颈缩很大时,可能导致工程应力应变曲线关系逆转变化,即因为几何效应而使应力减少应变增加.这是因为工程应力应变是在假设发生颈缩前原横截面积的基础上算得的.如果此曲线是以真正的应力和应变描出,即真正的应力是按减小后的截面修改后得到的,它将总是上升的而没有下降段.在材料受压加载中没有观察到颈缩现象.工程应力应变曲线的峰值应力称为极限强度.颈缩过后,材料将被拉断,所储蓄的弹性能量将以声和热的形式释放出来.材料断裂时的应力称为材料的抗拉强度.
延性金属没有明确定义的屈服点,通常将屈服强度定义为“0.2%残余应变”相对应的应力值.0.2%残余应变对应的屈服强度可以通过残余应变为0.2%的横坐标,以初始斜率画平行直线与应力应变曲线的交点来确定.一条典型的铝的0.2%残余变形的应力应变曲线如图T1.1b所示.
脆性材料比如混凝土和碳纤维是没有屈服点的,没有应变硬化,这意味着最终的强度和断裂强度是相同的.某一特殊的应力应变曲线如图T1.1c所示.典型的脆性材料不显示任何的塑性变形,而且在弹性变形阶段破坏.脆性破坏的特征之一是,这两个部分可以被重新组合而形成与原始构件相同的形状.典型的脆性材料的应力应变曲线是线性的.测试几个相同的试件会有不同的破坏应力.下面描述的是一典型的在高于玻璃转化温度以及低应变率下所测试的脆性聚合物应力应变曲线.一些工程陶瓷在应力低于破坏应力是表现出较差的延性,但是曲线的初始部分是线性的.
抗拉强度是用材料单位面积可以承受的力的大小来衡量的.在SI单位制中,单位是牛顿每平方米或者帕斯卡,可以加上适当的前缀.非十进制单位是磅每平方英寸.北美工程师通常使用该协会的单位是兆帕.一兆帕是每平方英寸145.037738英镑的力.
对于例如岩石、砼、铸铁或土壤的脆性材料,抗拉强度与抗压强度相比可以忽略不计,许多工程应用中假设为0.玻璃纤维比钢具有更强的抗拉强度,但是大部分玻璃通常没有,这是由于材料应力强度因子缺陷.由于样本尺寸较大,该缺陷大小也增加.一般说来,一个绳索抗拉强度总是比其单个纤维抗拉强度低.
第三课
梁
梁是一种能够通过抵抗弯曲变形来承受荷载的构件.由于外部荷载、自重和外部反应使梁产生弯曲的力都称为弯矩.梁一般可以承受竖直方向的重力荷载,也能承受横向荷载（例如由地震或风引起的荷载）.由梁所承受的荷载被传至柱、墙或大梁,大梁再将力传至其附近的受压结构构件.在轻型框架结构中次梁安置在主梁上.
梁的性能由它们的横截面形状长度和材料所决定.在现代建筑中,梁一般是由钢材、钢筋混凝土或木材制成.最常见的一种钢梁是工字梁或者宽翼缘梁（也被称为通用钢梁）它们通常用在钢结构建筑或者桥梁结构当中.其他常见的梁的形状还有槽型、箱型梁（空心结构截面梁）、管型截面和L型
弯矩的影响因素
在本质上讲,由于施加在梁上的荷载,梁通常要承受压力、拉力和剪力.一般而言,在重力荷载作用下,原梁上缘长度会略有减少而形成一较短的弧线,从而受压；
而同样长度的原下缘则略有伸长而形成一较长的弧线,从而受拉.介于梁上缘和下缘中间部位的梁轴线的原厂与弯曲弧线长度相等,它既不受压也不受拉,从而确定了中性轴的位置.在支撑处,梁承受剪力.有些钢筋混凝土梁是完全受压的.这些梁就是预应力钢筋混凝土梁,在制作时就希望它们在荷载作用下能够产生压力而不是拉力.先张拉高强度钢筋,再将砼浇筑于其上,然后,当混凝土开始养护时,放松梁中的钢筋,梁便受到偏心压力的作用.这种偏心压力时梁产生内部弯矩,从而提高了梁的抗弯承载力.它们通常用在高速公路的桥梁中.
梁的结构分析的主要工具是欧拉伯努利梁方程.其他的确定梁的挠度的数学方法由虚功法和转角位移法.工程师对确定梁的最大挠度最感兴趣,因为梁有可能与玻璃之类的易碎材料接触.出于美观方面的考虑,梁的挠度要减小到最小.一个可见的下垂梁,即使在结构上是安全的,也不能忽视,要避免产生较大的挠度.刚度较大的梁（更高的弹性模量）在荷载作用下产生的挠度更小.确定梁的应力的数学方法有力矩分配法,柔度法和刚度法.
一般形状在钢筋混凝土建筑物中,大多数梁的截面形状是矩形,但是最有效的截面形式是通用梁.将大多数材料放置于距中性轴（对于通用梁来说就是其对称轴）较远的位置增大了梁截面的二次矩,这反过来也增大了梁的刚度.在一个方向受弯时,通用梁是最有效的截面形式：
上下看起来都如工字型.如果柱子是在任何方向都受弯时,最有效的截面形式是圆筒状或者管状.但对于单向受弯来说,通用梁就是首选.有效意味着对于相同的截面面积,当承受相同的荷载时,梁的挠度最小.梁的其他截面形式,例如L型梁、槽型梁或者管状梁,当工程中由特殊要求时也会使用.
第六课
结构分析的基本原理
结构分析的主要目的是确定由外荷载引起的结构内力和变形,结构设计包括以适当的方法选定结构形式、确定荷载和构件尺寸以便使所组成的结构能在设计极限状态内支承各种荷载.结构模型是对真实结构的理想化.它尽可能准确反映材料、结构细部构造、荷载及边界条件的真实性能.
结构通常以三维形式出现,对于不知规整的仅受对称荷载作用的矩形结构,可以将其理想化为布置在正交轴上的二维框架.如果一个结构的构件处于同一平面,就称为二维结构或者平面结构,结构的特点就是两个或者更多构件相连接的点.梁是仅受到与其纵轴相交且只引起弯矩的荷载的构件.拉杆就是仅受拉力作用的构件,而柱式仅受轴向压力作用的构件.桁架是由设计成只受轴力作用的构件所组成的结构体系.如果结构体系的节点能够传递弯矩,则称为框架,并假定其构件既能承受弯矩,也能承受轴力和剪力.
边界条件铰接点不传递力矩.假定它是无摩擦的,从而能使构件相互转动.滚轴支座能使与刚性表面所连接的构件相对于此表面自由转动,而且能沿着平行于此表面的任何一方向自由平动,但是不能沿着其他方向平动.固定支座不允许在任何方向上发生转动或者平动.转动弹簧能提供一些转动约束,但是不能提供任何平动约束.位移弹簧能在其变形方向上提供部分约束作用.
荷载及反力量值和作用位置都不发生变化的荷载称为永久荷载,也称为恒载.它们可以包括结构自重和其他一些荷载,如墙壁、楼面、屋面和永久荷载固定于结构上的管道和设备.作用方向或者量值发生变化的荷载称为可变荷载,常将它们称为活荷载或者外加荷载,可包括由施工、风、雨、地震、雪、爆炸和温度变化等引起的荷载以及那些可以移动的荷载,如家具和储藏的材料.
积水荷载由积累速度大于流离速度的雨水或者积雪在屋顶上产生的.风荷载是作用于迎风面的压力或者作用于背风面的压力或者吸力.冲击荷载是由突然施加的荷载或者由移动荷载的变化引起的,通常取作为活荷载的一个分量.
当受外力作用时,如果一个原来静止的结构受外力作用后仍保持静止,则称其处于静力平衡状态,外力与支撑反力的合力为0.如果一个结构在一个力系的作用下处于平衡,那么它必须满足一下六个方程（T6.1）.以上方程的求和是关于x、y和z轴方向上所有的分力和弯矩进行的.如果一个结构仅受处于一个平面上的力的作用,以上方程简化为（T6.2）.
在固定支、铰支座和滚轴支座上分别由三个、两个和一个未知反力.对于一个特定结构,如果其总反力分量个数等于其可以列出的方程数,则这些位置力便可以由平衡方程求出,并称此结构为静定结构；
如果未知数的个数大于所能得到的方程数,结构便为超静定结构；
否则,为不稳定结构.结构能支撑外界荷载的能力不但取决于反力分量的个数而且还取决于它们的排列.一个结构可能有与可列出平衡方程相等或者更多的反力分量而并不稳定,此时结构称为几何不稳定.
叠加原理
此原理认为：
如果一个结构的性能为线弹性,则其上的作用力可以被分开或者分成任意方便的形式,并按照此形式对结构进行分析,且最终结果可由将这些单个结构相加而得.此原理是用于计算像弯矩、剪力和挠度等的一些结构反应.然而,以下两种形式不适用叠加原理：
1、当加载后结构的几何形状发生很大的变化,2、结构材料的应力与应变不成线性关系.
第七课
建筑框架
分类
对于建筑框架的设计,定义各种框架体系有助于简化分析模型.例如,对于框架及其支撑能用单一模型分析,因而没有必要将它们分开.另一方面,对于设计不同的结构体系之间相互作用的较复杂的三维结构,简化模型是有助于初步设计和计算结果的检查.这些模型应该能够体现单个子结构的性能以及他们对整个结构的影响.
刚架刚架的横向刚度主要是通过由刚性节点相互连接的结构构件的抗弯刚度.这些节点的设计必须使其具有足够的强度和刚度,以及忽略不计的变形.变形必须足够小,以便其对结构内力和弯矩或者结构整体变形的分布无显著影响.
无支撑刚架应在不依赖于额外横向支撑系统来维持稳定性前提下就可以抵抗侧向荷载.这种框架本身必须能够抵抗包括重力以及侧向力在内的一切设计荷载.同时,在受到横向风或者地震荷载时,它应该由足够的抗侧移刚度抵抗侧移.
简支框架（铰接框架）
铰接框架是指结构体系中的梁和柱通过铰接来连接,体系不能抵抗任何侧向荷载.整个结构的整体性必须通过与其相连接的某种支撑体系来提供.横向荷载由支撑体系来承担,而重力荷载由铰接框架和支撑体系共同承担.
在大多数情况下,支撑系统的横向荷载影响非常小,框架设计中可以忽略二阶效应.因此连接于支撑体系的简单框架可以被归类为无侧移刚架.
多层框架设计中可以采用铰接的原因有以下几条：
1、铰接框架更容易制作.对于钢结构,只连接构件腹板而不连接其翼缘更为方便.2、螺栓连接优于焊接,主要是因为焊接通常要求焊缝检测、天气保障以及表面处理.3、将结构分为抗竖向荷载和抗水平方向荷载体系后,更容易对其进行设计和分析.例如,如果所有的柱子之间的大梁都采用简支,简支梁和柱子尺寸的确定将是一种直截了当的工作.4、为了有效减小水平位移,采用有支撑体系的简支框架比采用刚性连接的无支撑框架体系更为经济.
实际结构连接并不总是属于铰接或者刚性连接的范畴.事实上,实践中所有的连接都是半刚性的.因此铰接和刚接只是一种理想化的处理.现代设计规范允许使用的目前风荷载弯矩设计概念中的半刚性框架设计.在风荷载弯矩设计中,假定该连接可以传递部分弯矩.
支撑系统
支撑系统是指可以为整个结构体系提供横向稳定的结构,其形式可能是三角形桁架、剪力墙/核心筒或者是刚接框架.
在钢结构中,常用三角形桁架来表示支撑体系,这是因为与节点自然连接的混凝土结构不同,钢构件间最直接的连接方式就是将它们相互铰接.因此,普通钢结构建筑设计有支撑系统,以提供抗侧移力.因此,除了如剪力墙或核心筒等刚性结构外,一般仅采用三角形桁架做支撑.建筑物抵抗侧向力的效能取决于其所采用的支撑体系的位置和类型、是否存在剪力墙、电梯井或楼梯井周围的核心筒.
支撑结构与无支撑结构的比较
支撑系统的主要功能是抵抗侧向力.建筑框架体系可以分为抵抗竖向荷载体系和抵抗水平荷载体系两部分.在某些情况下,竖向承载体系也有一定的抵抗水平荷载的能力.因此,有必要确定两种抗力的来源并比较其抵抗水平作用的能力.但是由于支撑体系是整体结构的一部分,这种区别并不是那么明显.为了比较二者,需要做出一些假设来定义这两种结构.
高层建筑
高层建筑被唯一的定义为这样一种建筑,其结构导致在设计、施工和使用中出现与一般建筑不同的情况.从结构工程师的角度看,合适的高层建筑结构系统的选择必须满足两个重要条件：
强度和刚度.高层建筑结构必须能足以抵抗导致其水平方向剪切变形和倾覆变形的侧向荷载和重力荷载.另一个重要的方面试在结构规划和布置时,必须考虑到关于建筑细节、建筑物服务设施、垂直运输、防火安全以及其他方面的要求.结构体系的效率是通过其抵抗更高的随着框架高度而增加的侧向荷载的能力来衡量.当在一栋建筑物的设计中反映出侧向荷载效应时,就认为它是高层建筑.高层建筑的横向位移必须加以限制,以防止结构构件和非结构构件的是损坏.在常遇的风暴期间,楼顶的加速度应维持在可以接受的限度内,以减少居住者的不舒适感.
第八课建筑施工
在建筑和土木工程等领域，建设是一个过程，包括基础设施建设或组装。
远不是一个单一的活动，大规模的建设是多任务的壮举。
一般情况下，工作是由项目经理管理，由施工经理，设计工程师，建造师或项目建筑师监督。
对于成功执行一个项目的，有效的规划是必不可少的。
那些涉及有关基础设施的设计和执行必须考虑工作对环境的影响，成功调度，预算，工地安全，材料供应，物流不便而造成的施工延误市民，准备招标文件等。
筑施工是将结构，以不动产的过程中。
建筑施工项目的绝大多数是小革新，比如增加了一个房间，或翻新的浴室。
通常情况下，该物业的业主作为劳动者，军需官和设计团队为整个项目。
然而，所有的建筑项目包括一些共同的元素-设计，财务，法律等方面的考虑。
大小不等的许多项目达到不良的最终结果，如建筑物倒塌，成本超支，和/或诉讼。
出于这个原因，那些在该领域的经验做了详细的计划和维护项目中要小心，监督，以确保取得积极的成果。
建筑施工采购私下或公开使用不同的交付方法，包括成本估算，硬投标，议价，传统，管理承包，施工管理，高风险，设计及建造和设计-建造桥梁。
住宅建筑做法，技术和资源必须符合当地的建筑实践权威的法规和规范。
在该地区现有的材料一般规定使用（如砖与石材，木材与），建筑材料。
建设对一个每平方米（或每平方尺）基础的房子成本可根据现场情况，地方性法规，规模经济（定制设计的家园，往往更昂贵的建立）和熟练技工的情况相差很大。
由于住宅建筑（以及所有其他类型的建筑）可产生大量的浪费，精打细算又需要在这里。
住宅建筑在美国最流行的方法是木框架结构。
由于效率的代码已生效近几年，新的建筑技术和方法已经出现。
大学建设管理部门对建设旨在提高效率，性能和减少建筑废料的最新方法的最前沿。
在现代工业化世界，建设通常需要翻译的设计变成现实。
正式的设计团队可以组装计划的物理程序，并将这些程序整合的其他部分。
该设计通常包括图纸和规格，通常通过一个设计团队，包括测量师，土木工程师，造价工程师（或工料测量师），机械工程师，电气工程师，结构工程师，消防工程师，规划顾问，建筑顾问，以及考古顾问。
设计团队是最常见的（即合同）业主使用。
在这个制度下，一旦设计是由设计团队完成，一些施工企业或施工管理公司可能再被要求做一个申办工作，无论是直接的设计为基础，或图纸和的基础上，法案由工料测量师提供的数量。
以下评标，店主通常会授予的合同，最具成本效益的投标人。
在设计现代的趋势是整合原本分开的特色，尤其是大公司。
在过去，建筑师，室内设计师，工程师，开发人员，施工管理人员，以及总承包商更可能是完全独立的公司，即使在规模较大的公司。
目前，一个公司，名义上是一个“架构”或“施工管理”公司可能存在的所有相关领域专家的员工，或者有关联的公司，提供每个必要的技能。
因此，每一个这样的公司可能会提供自己作为“一站式购物”的建设项目，从开始到结束。
这被指定为在承包给出一个性能指标，而且必须承担该项目从设计到施工，同时秉承性能规格“设计建造”的合同。
几个项目的结构可以帮助车主在这种整合，包括设计，建造，合作和施工管理。
一般情况下，每个项目结构允许所有者在整个设计和施工的建筑师，室内设计师，工程师和施工人员的服务整合。
对此，很多公司都在不断增长超越了传统的单独设计或施工服务产品，并更加重视通过设计建造过程中建立与其他必要参与者的关系。
在加大建设项目的复杂性创造了必要培训，在项目生命周期的所有阶段和发展建设作为需要许多子系统及其各个组成部分，包括可持续发展的紧密结合的先进技术体系的欣赏设计的专业人士。
建设工程是一门新兴学科，它试图满足这一新的挑战。
第九课
钢筋混凝土
钢筋混凝土是在其中配置了钢筋或者纤维来提高其强度的混凝土,否则它将是脆性材料.在工业化国家中几乎所有的建筑用的混凝土都是钢筋混凝土.
历史
1864年,钢筋混凝土作为建筑材料的首次应用于威廉在英国所建造的一栋房子.1885年,一家德国公司W&
F成立.W与1887年出版了一本关于钢筋混凝土的书.他们在欧洲的主要竞争对手是成立1892年的FH公司.
1878年,TH在美国取得了钢筋混凝土的专利.美国的第一个钢筋混凝土建筑是PCBC公司的炼油厂,它于1893年在加州阿拉梅达建成.
结构用途
对混凝土配筋使其具有进一步的抗拉强度,如果没有钢筋,许多建筑是不可能建成的.钢筋混凝土包括多种类型的结构和构件,如板、墙、梁、柱、基础、框架等等.
钢筋混凝土可分为预制混凝土和现浇混凝土.
人们的注意力大都集中在对混凝土楼面系统的配筋上.设计和实施最有效的楼面系统是建造最佳建筑结构的关键.
材料
混凝土是水泥和骨料的混合物.当混入少量水后,水泥就产生水化反应,形成一种微观的不透明晶体结构,从而将骨料包裹并锁定在其刚硬的结构之中.典型的配合比的混凝土具有较高的抗压强度.然而,任何较大的拉力将使刚硬的微观晶格破裂.基于这个原因,一般无筋混凝土必须有充分的支撑以防拉力产生.
如果将抗拉强度高的材料放置在混凝土内,那么复合材料——钢筋混凝土就不仅可以抵抗压力,还可以抵抗弯矩和其他的张拉作用.工业中,几乎可将混凝土抗压而钢筋抗拉的钢筋混凝土浇筑成任何形状和大小.
主要特点
钢筋混凝土的三个物理特性决定了它的特殊性能.首先,混凝土的热膨胀系数与钢材的相近,可以消除因为热膨胀或者收缩而产生的内部应力.其次,混凝土的水泥浆硬化时,它与钢筋外形相吻合,可以使两种不同的材料之间传递有效的应力.通常将钢筋表面制成粗糙面或制成波纹,这可进一步增强混凝土和钢筋的粘结力.第三,由碳酸钙所产生的碱性化学环境使钢筋表面形成一种钝化膜,从而使钢筋比其在中性环境中的抗锈蚀性高得多.对一般钢筋混凝土结构,所需的相对钢筋横截面积通常都相当小,其变化范围从大部分梁板的1%到一些柱的6%.钢筋通常采用不同直径的横截面积.钢筋混凝土结构有时具有一些构造措施,如用于同风的中空以及控制其水分和湿度
防锈措施
在潮湿和寒冷天气下,受防冻剂作用的钢筋混凝土道路和桥梁以及停车结构以及其他结构可得益于环氧涂层钢筋、热镀钢筋或不锈钢钢筋的使用.但在许多场合,良好的设计和精选的水泥拌合料就能对钢筋起到足够的保护作用.环氧树脂密封钢筋可容易地通过其浅绿色的环氧层加以识别.热镀钢筋可能是光亮的或者灰暗的,不锈钢钢筋通常有典型的白色金属光泽,从而能容易地将它与碳素钢筋加以区分.热镀钢筋、环氧树脂密封钢筋和不锈钢钢筋或光圆钢筋可以参照美国的ASTM标准的A767规范,A775规范和A955规范.
渗透性密封剂通常必须在养护一段时间后才能使用.密封剂包括油浸、塑料泡沫、薄膜和铝箔、毛毡或者焦油密封过的布料.有时要用膨润土密封路基.
第十课
混凝土的抗压强度
混凝土硬化后的抗压强度通常由在潮湿环境下养护28天后的标准试件来
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