2019年土木工程专业英语翻译 doc(2)

用，并且极端的情况是建筑物可能倒塌。尽管在某些极端条件下，像墨西哥城的情况，能产生严重的后果，但是不均匀沉降并不是那么严重。过去100年以来，那里地下水水位的变化已经使一些建筑物沉降超过10英尺（3米）。由于这种运动能发生在施工工程中和其后，仔细分析在建筑物下土的行为显得非常重要。

土的巨大的可变性导致基础问题多样的解决方法。在地表附近存在坚硬土时，最简单的解决方法是把柱放置在一个小的混凝土板上（扩展基底）。土较软的地方，有必要将柱荷载传递到一个较大的面积上，在这种情况下，则在整个建筑物底下采用连续的混凝土板（筏或席）。地表附近的土体不能承载建筑物重量时，木制，钢制或混凝土制桩被打入以加固土体。

建筑物的施工工程自然是从基础到上部结构。但是，设计工程则是从屋顶到基础（沿重力的方向）。过去，基础不依照系统调查。科学设计基础的方法已经在20世纪内得到发展。美国Karl Terzaghi的先锋研究，利用土力学和探测及测试程序技术，使精确预报基础的行为成为可能。过去基础的破坏，像经典的例子——比萨斜塔，已经变得几乎不存在。然而，基础仍然是许多建筑物一个隐藏而昂贵的部分。 第四课 高层建筑

Fazlur Rahman khan大体上建筑施工工艺学方面已经有许多进步, 在超高层的设计和施工上已经取得了惊人的成就。

高层建筑早期的发展开始于钢结构。钢筋混凝土和薄壳筒系统已经经济而竞争性地被用于大量的住宅和商业目的的结构。由于新型结构系统的创新和发展，现在从50到100层的高层建筑遍布全美国。

更大高度的要求增加了梁柱的尺寸以使建筑物刚性更强，以便在风荷载作用下建筑物将不会产生超过一个可接受限度的摆动。过度的侧移可能导致隔墙，天花板和其他建筑细部的重复性损害。此外，过度侧倾可能使建筑物的居住者因为对摆动的知觉而导致不便。钢筋混凝土和钢结构系统，能充分利用整个建筑物固有潜在的劲性，因而不需要额外加劲以限制侧倾。

例如，在一个钢结构中，经济性由建筑物房屋面积每平方英尺钢的全部平均数量来定义。图一中的曲线A采用层逐渐增加的数量表现传统框架的平均单位重。曲线B则表现框架受到所有横向荷载保护下的平均钢重量。上下边界之间的间隙则表现传统梁柱框架为高度付出的额外费用。结构工程师已经发展了可消除这一额外费用的结构系统。

钢结构体系。因为一些类型的结构改革，钢高层建筑物得到了发展。此改革被用于办公大楼和公寓的建造。

带有刚性带式桁架的框架。为了将一个框架结构的外柱约束于内部的垂直梁架,可能在建筑物中部和顶部采用一个刚性带式桁架的系统。这一系统的最好例证是在密尔瓦基的威斯康辛州第一银行建筑物 (1974)。

框架筒体。只有当建筑物突出地面的所有的柱构件能够彼此连接使整个建筑物成为一个空心筒体或一个劲性箱体时，一幢高层建筑的整个结构才能最有效。这种特殊的结构体系第一次大概是用于芝加哥的43层楼高的德威特栗木钢筋混凝土公寓。而这一系统最重要的应用是纽约的110层楼高的世界贸易中心的钢结构双塔。

对角柱桁架支撑筒体。建筑物的外柱可以被适当的分隔却仍能通过在梁柱中线处交叉对角构件连接使之作为一个筒体而共同工作。这种简单而又极其有用的系统最早被用于芝加哥的约翰汉考克中心，其仅仅使用了传统的40层楼高建筑的用钢量

组合筒体（束筒）。由于对更大更高的建筑物的持续需求，框架筒和对角柱桁架支撑筒可能采用组合使用的形式以创造更大的筒，并仍可以保持高功效。芝加哥110层楼高的西尔斯瑞巴克总部有9个筒，由三排建筑物组合而成。一些个别筒体终止在建筑物不同的高度，证明了无限建筑可能性的结构观念。西尔斯塔高1450英尺（442m），是世界上最高的建筑。

薄壳筒体系。筒结构体系的发展提高了高层建筑抵抗侧向力（风和地震作用）和飘移（建筑物的侧向运动）的能力。薄壳筒使筒结构体系有了进一步的发展。薄壳筒的进步是利用（高层）建筑的外表面（墙和板）作为与框筒共同作用的结构构件，为高层建筑抵抗侧向荷载提供了一个有效的途径，而且可获得不设柱子，节省成本，使用面积与建筑面积之比很高的室内空间。

由于薄壳表面的作用，筒体的框架构件数量减少，使得结构更轻，费用更少。所有标准柱和外墙托梁都采用标准型钢，使得组合构件的使用和花费最小化。四周外墙托梁的深度要求也被减少，而且楼板上的顶梁对有用空间的占用会达到最小。这种结构系统已经被使用于 54 层楼高的匹兹堡的梅隆银行中心。

混凝土体系。虽然采用钢结构建造的高层建筑开始很早，但是钢筋混凝土高层建筑的快速发展在办公大楼和公寓方面对钢结构体系产生了很大的挑战。

框架筒体。由上面讨论到的，高层建筑最早的框架筒体概念应用于43层楼高的德威特栗木公寓。在这一建筑物中，外柱以中心距为5.5英尺（168米）的间隔排列，内柱则用于支撑8英寸厚的混凝土平板。

筒中筒。另一个用于办公大楼的钢筋混凝土结构体系是将内部框架筒体与传统的剪力墙工艺相结合。这种体系由间距很小的柱子构成的外框架筒与围绕中心设备区的刚性剪力墙内筒组成。这种被称为筒中筒的体系使设计目前世界上最高（714英尺或218米），总费用只相当于传统35层楼高的剪力墙结构体系的轻型混凝土建筑（52层楼高的休斯顿的壳广场建筑）成为可能。

结合混凝土和钢的体系也得到发展，这方面的一个例子是由Skidmore, Owings 和 Merrill发展的复合体系。它是采用间距很小的混凝土外框架筒包围钢框架内筒组成，因此兼有钢筋混凝土和钢结构体系的优点。在新奥尔良的一个 52 层楼高的壳广场建筑便是以这一体系为基础。 第五课 环境工程

环境工程是有关由结构，机器，系统和人类的活动引起的污染的一个工程分支。文明的发展已经引起许多地球生态系统的紊乱，造成空气，陆地和水的污染。环境工程师的责任不仅在于设计系统以缓和这一污染， 而且还需要教育人们保护他们周围的环境免受其他污染。环境工程的实践被划分为以下各种不同层次。

水质处理。在许多情况下，河流，湖泊和海洋已经被由住宅，商业，和工业源点排放的液态废料污染。这些水体许多已经由于20世纪70年代的一次运动被开垦装配上新的废水处理设备并且一些旧的设备也得到了改良，可以采用物理化学和生物学方法从液态废水中除去污染物。有机物使河流和湖泊中的氧气耗尽，并因此导致鱼类的死亡和有毒的臭气。

物理化学和生物学工序可以取去大量的有机物，连同来自废弃河流上漂浮的浮渣和滑脂。化学消毒可以使废弃河流中的细菌，病毒和原生生物钝化。物理化学方法用于除去废弃河川中的固体化学物，所用的方法有过筛，砂和砂砾分离，化学凝结和单纯沉淀。生物学方法有加菌滤渣，接触塔和生物圈。

这些处理方法应用到住宅，商业和工业废水上，已经降低了许多河流，湖泊和海洋的污染程度。然而，大部分地区存在着清理不完全的情况。在许多其他地区的暴风雨期间发生未经处理的卫生废污和大量废水的无限制排放。这些排放物来源于携带卫生废污和大量垃圾的管道。在暴风雨期间，陆地上的杂质混合着管道里的卫生废污，并且废水量超过了管道的承载量；在它能到达废水处理设备前，这一混合物的部分就流了最近的水体。通常，建造一整套全新的分开卫生废污的管道价格太昂贵。但是，一些都市，像芝加哥，已经开始采用建造一个能在暴风雨期间储存大量流量的深地下隧道，废水可以合理的速率进出处理设备的系统来解决这一问题。

在那些废水一定会进入湖泊和干的河川的地方，必须采用更高水平的处理措施，包括营养物和胶质物的除去。物理化学和生物学处理方法被用于废水的处理。此外，在生物方法处理后，化学制品被用于营养物的沉淀，和紧接着固体残留物的凝结和过滤。在一些情况下，粒状的活性碳或膜被用于废弃河川的附加净化。因为任何可见的污染对水域的形状产生的破坏,所以这种更高水平的处理是可取的。此外，这种处理还可以对水域上由营养物磷和氮引起的潜在的富营养化效应起防止作用。

对于有废水排放而下游又用于饮用水源的河流，需要特别注意的不仅有废污中有机物的排除，还有使微生物钝化进行的消毒程序。还需要关心的是来自工业生产的有机化学污染物或者沿河农田使用的杀虫剂和除草剂污染的河川

世界上比较普遍的是对排入河川的废水进行间接的重复利用。同时，只要排放物经过适当的处理，并且有机化学污染物被消除，也是可以被接受的。比较不可接受的是直接重复使用废水作饮用的用途，甚至是在高度处理之后。最关心的则是疾病爆发的可能性。但是，一些国家，像以色列，出于需要做试验，在物理化学处理前通过在成熟作用的地沼中长时间储存废水来重复使用。重复使用废水，紧接着进行可取的处理，再用于农作物的灌溉和为高尔夫课程浇水，这种方法已经变得相当普遍和可接受，尤其是在干燥性气候下。此外，某些特定地区如那不勒斯，佛罗里达和欧文，加州, 已经装配双重的水系，一方面处理过的废水用于户外住宅，商业，以及消防用水等用途，另一方面保留高质量的水用于潜在的需要。在其他的情况，大型工业产业直接从河川中取水用于工业上的冷却。

废水固体物质处理。从废水中通过物理化学和生物学方法分离出来的有机和无机的固体必须进行脱水,采用生物和化学方法使之稳定,并且需掩埋在受约束的垃圾场,焚烧或者堆制成肥料。有些固体不一定要脱水，而是能直接应用到陆地的一些环境，接着是生物稳定过程。可以举出很多这样的例子，如在密尔瓦基，威斯康辛州，固体被加工作肥料。

不幸的是，在世界的许多地方，包括美国的东海岸，固体废物既不是再生作陆地也不是焚烧作能源，而是用船或者管道运送到大海再直接向海水中倾卸。我们希望这种做法会被废止，而焚化作能量供应以及堆制成肥重复利用于土地将会代替海洋倾卸处理。在固体废物堆肥的地方，有毒的和重金属必须在源点被除去。

处理废水中的固体废物的方法有挤压，皮带，离心分离机以及流化床火炉脱水。已经受到相当注意的另外一种方法是容器堆肥。

垃圾处理。在陆地上的废物和垃圾的不加选择的倾卸已经引起严重的污染问题。垃圾处理可以控制在一个设计和操作很好的垃圾掩埋场，而且这可能是特定的小社区的一个适当方法。然而，在中型和大型社区用于垃圾处理的土地正在严重缩减，而且垃圾堆肥在陆地上的重复使用可能已经被限制应用。对大多数社区适当的系统似乎是垃圾的焚化，通过燃烧有机材料来回收能量。来自热反应堆以及废水处理厂焚烧固体废物的火炉的空气发生发射系统必须设计成能防止化学品和微粒子空气污染。这些空气发射系统包括静电沉淀和加力燃烧室。

有害废物处理。不幸的是，由于来自工业和商业活动以及公众代办站的长期非法倾卸和洗涤，乡间和地下水已经变得混乱并且被污染。来自倾卸处理地的废物储存容器的去除必然地是个很慢的方法，并且一个经核准的处理基地必须存在并发展。被污染的土壤和地下水的净化是个更慢的方法，净化工艺必须被设计并实行。例如，被有机化学物污染的水应慢慢从蓄水层中抽取，然后通过空气脱膜或粒状活性碳吸附作用除去污染物。经净化后的水再回注入蓄水层，这个工程则需要数年才能完成。在一些情况下，这可能是不便的，因为这对那些必须使用这些地下水作饮用供给的社区，会造成健康危害。

空气污染控制。柴油驱动的卡车和不受限制的汽油机使环境中废烟增加，工业烟囱则带来污染。在美国，1987年环境保护组织出版的统计表显示，每年有 磅（ 公斤）的有毒化学品被释放到空气中，当一亿人居住的时候，其他的空气污染物主要来自于汽车，超过联邦

标准。像洛杉机这样的大城市的地方烟雾则由各社区的活动引起。在美国中西部由工业烟囱排放的废气引起的酸雨降落在了东北部和加拿大的森林和湖泊上。

虽然已经做了很多空气净化的尝试，但是解决的行动还是受到很大的限制。工艺学上可用于除去空气中的颗粒物质和化学污染物的方法是可用的（例如多样性火炉，流化床反应堆以及究竟久经考验的空气发射技术），但是代价昂贵，并且过程缓慢。

饮用管理。安全高质量的饮用水的可用性是现代文明中一个重要的要素。 源点。通过撤回来自河川的饮用水的间接废水利用是一个可行并且经济的供给社区饮用水的方法，特别是在滨水地区。水必须经过消毒处理以使微生物污染物钝化，还必须进行物理化学处理以除去有机和无机污染物。

其他的饮用水源是自然湖泊和水库。它们往往优于河水，并且它们可作多重用途，如给排水和水力电气的动力。这些湖泊的部分区域的受限制的娱乐使用是很寻常的。

地下的蓄水层是一个饮水的通常源点，并且其质量相当高，除了那些化学污染已经发生的地方。在世界的一些地区，蓄水层能被开垦的地表水回灌。

在世界许多地区的一个严重的问题是在低降水和降雪期间纯净饮水的短缺。一场大规模旱灾发生在1989年美国东海岸的春天。在旱灾中出现水资源短缺的两个原因是：许多饮水供给系统没有能计划充分以应对旱灾；相对低的水价使大量水被浪费。

质量。必须审慎选择最纯净的水用于饮水，如地下水，泉水，或高地湖泊，然后对其源点进行强制性保护。预防地下水的化学污染是极其重要的，其可以通过明智的控制地表水沿岸的使用来实现。湖泊能被用于娱乐及水源。然而如此的混合应用需要作很好的计划。

供给水的净化与分水岭的规划和控制一样重要。在源点质量相当好的地方，化学消毒，凝结，过滤就足够了。如果水是来自含泥量多并遭受有机物污染的河川供给，则需要额外的处理措施。在20世纪80年代，净水工艺有了大幅的进步。臭氧已经成为一种消毒剂的选择，因为它是对细菌，病毒和原生动物消毒的最有效的消毒剂，并且它不像氯，当水中存在有机物质的时候，它不会形成致癌副产物。经济内嵌或直接的过滤可以用于净化许多高地供给。和臭氧结合，这种方法对许多未过滤水供给是能适用的。粒状的活性碳可以除去水中产生味道和气味的物质，并且能吸收有害的有机化学物质。

对自来水污染最后的屏障是配水系统的小心管理。化学制品能被添加到已净化水中以抵消系统的腐蚀状态，如此可大大减少铅管系统接合处对铅的滤去量。而且水管能填塞水泥砂浆并保持奔流以预防脏水。

其他方面。环境工程学可以用于区域性问题的解决。变得富营养化和藻类繁盛的池塘和湖泊不能被用于娱乐，并且这水如果被用于饮用可能是有害的。海港处水的无差别的处理和随之发生的海滩污染能通过适当的规则和强制执行来预防。最后，还必须发展对景观地废物的最佳处理方法。

第六课：取暖，通风，和空调

取暖，通风，和空调系统是环境工程的主要方面，就最新的概念而言，他包括建筑工程的所有方面：比如说给排水工程，隔音工程及室内布置工程。环境工程的概念就标志着建筑的所有因素都有着内在的联系。取暖可由照明设备提供，举个例子：管道是影响空调系统的重要因素，同时，它也能影响结构的设计。

虽然目前有条文对建筑的种种限制，但是这个科目还是被延伸到交通工具中，如：大客车，飞机，轮船，航天器和潜艇。这些都有着很高的特殊要求。取暖，通风，和空调系统在目前的背景下，将被定义为控制一个封闭空间的环境这一普遍的关系。除了使人安逸的设备外，许多工业进程都依赖着一个稳定的大气层，如此以来，工程的分支则覆盖了一个相当大的应用范围。取暖系统涉及到提高温度以达到高温环境。通风系统则涉及到提供新鲜空气和

抽出那些被污染或含有杂质的空气。空调系统则包括了取暖和通风系统的功能，而且还增加了降温功能，调节湿度和洁净空气，过滤灰尘，细菌和空气中的杂质。

在历史上，人们生火在自己周围取暖是最容易做到的，而且无疑的是木材是最初的燃料。首先在洞穴中，由石器时代遗留下来的炉边可以说明，后来就在泥土或是草地上生火。

发现木炭可以由木材制得，而且是一种无烟的燃料，这被看作在适当的地方的一个简单的进步，那些地方仅仅需要适度取暖，如中国，日本，以及地中海沿岸。

另外一个进展就是气孔和烟窗的出现。首先是在屋顶中央开个简单的孔，而后来则连着壁炉，这种发明源于欧洲13世纪。烟和汽水将不再蔓延于生活空间。

火炉在公元前600年在中国出现并使用。它比壁炉更节省热量。火炉从俄罗斯传到德国和欧洲的大部分国家。及到今天它还在被使用，而且还是一家人的焦点地方。火炉有横过大西洋进入美国，在那里，本杰明.富兰克林于1744年改进发明设计，但其先行者却是那些传统的大腹便便的火炉。

将近于18世纪末期，首先对壁炉进行科学精制好像归功于物理学家本杰明.汤姆生。计算rumford。他的目的是在使用耐火粘土团和使用罩盖时提高明火的使用效率。这两项设计减少了总的辐射热量。由于他的想法并没有被接受，而导致严重的燃料浪费持续至今。

在烧火加热的同时对外部空间加热，这在现在被描叙为中央取暖系统，由希腊Lacedae monians发明，并且第一个使用到加热楼板中。在城市Ephesus中的大神殿被认为使用褐煤作为燃料，将暖气通过气孔导入地板中。

虽然希腊人认识到集中取暖的优点，但是罗马人才称得上古代最伟大的供暖技师。他们发明了独特的火坑供暖系统。地板提升了底座，热气从熔炉中被导入地板下面空间。暖气通过埋在墙里的中空的赤陶导管。这一系统在整个欧洲都可以找到，可见当时罗马文化的繁荣。在意大利，火坑供暖装置仅仅应用于浴室内。在凉爽的地方如英国，则不仅仅应用于浴室，也用于起居室，和有时需要取暖的一些房间里。

如此科学技术的发展和精炼随着罗马帝国的衰弱和城市的毁灭而终止。那些黑暗时期似乎又回到了原始生活。城堡和住宅使用那些如同原始人类一样粗糙地取暖，在通风良好的大厅的石板上用原木燃烧取暖。依旧用庞大而沉重的兽皮保暖，这样持续了1500年后，舒适的罗马的火坑供暖系统被重新发现并用于现代城市。

在18世纪和19世纪初的工业革命出现了以蒸汽机作动力。这也提供了新的取暖方法。最初用于工厂和磨坊。蒸汽在导管中输送被大规模用于取暖而不仅限于工业需求，还可以为学校，教堂，法院，议会大厅，甚至家庭和园艺的温室提供暖气。

蒸汽表面非常烫，导致在空中有烘烤似的作用，常常伴有燃烧残骸一般的异味，而用热水的优点在于有一个比较低的表面温度和比蒸汽更温和一般的影响。它在1830年被接受。

第一套热水取暖系统安装在伦敦的新西大教堂医院，用这种方式取暖时，热水在低压下能不断地流向主要的地方。它利用散热器，对流暖炉，插入地板及天花板的取暖系统，用扇子将暖气分配到不同的地方的方法。

在1831年，英格兰人Jocob Perkins获得高压热水系统的革新方法的专利权。这种系统就是通过一个卷成圈的连续循环的坚固导管接收从暖气炉的热量，运输水在一个封闭的系统绕圈配置在建筑中，在弯管中循环流动。这一系统获得了相当大的推广。尽管它具有很高的温度，他的装备比那些用于低压设备中的大而重的铸铁导管相比显得小而整洁。高压热水的原理它已经在一个现代的系统中复兴，它首先遍布欧洲，后来传向其他各地，主要用于工业取暖。

大概直到19世纪才产生对封闭空间采取某种形式诱导通风的需要。那时所建的集会礼堂，剧院，教堂要容纳数百甚至数千人。在工业中，一些改良蒸汽的气压在汽油灯工作间的磨坊中作为动力，来抵消那些增大的却作废的比例。

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