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工程结构

系统优化等获得新的发展,工程结构形式也会发生相应的变化。

系统优化等获得新的发展,工程结构形式也会发生相应的变化。

天然材料的特点,逐步摸索出圆拱、支架等原始的结构形式和扎结、夯筑等原始的构筑方式;通过不断实践,逐步形成了开山辟路、越水架桥、拦河筑坝、引水灌田等各种工程结构的营造技巧。随着人类历史的发展和社会制度的变迁,先后出现了以不同的材料来满足当时人们所需要的古代土、木、石、砖各种结构的营造方式,并配合当时的建筑艺术,筑成了雄伟壮丽、精巧美观、风格各异且符合力学原理的工程结构,如埃及的金字 塔, 巴比伦的星象台, 希腊的神庙, 罗马的竞技场,中国的长城、 大运河、宫殿、佛塔、竹索桥,及各国人民的民居、桥梁、堤坝、宫殿、陵墓、庙宇、教堂、 纪念塔,分别显示了各国古代能工巧匠的智慧和才华。中国春秋时期的木结构大师公输般鲁班)凭他的技巧和经验,发展了木工技术并制定了整套的法规;战国时期李冰 父子设计和监造了 四川都江堰水利工程;隋朝 李春修建了世界闻名的 赵州桥;宋朝 李诫纂写了《营造法式》等,为中国古代工程结构作出了巨大贡献。(见彩图)

钢筋混凝土预应力混凝土等新材料;工程结构理论方面,也相应地从经验法则进入了材料力学、结构力学、静定结构和超静定结构力学、材料弹性和弹塑性理论,从而分别奠定了木结构、砌体结构、钢结构、混凝土结构 (包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构预应力混凝土结构)等各种工程结构的专业设计基础,并制定了相应的设计规程和规范;营造技术也由原始的手工方式转变为半机械化和机械化、预制装配和装配整体及钢材焊接等新工艺和新施工方法;工程结构从简单的拱、梁、板、柱元件或桁架、框架等组成的一般结构,变化为适应于大跨度的折板、薄壳、网架悬索、筒体及悬吊等空间结构,在高度上由单层、多层、高层到超高 层,跨度由十几米到几百米,长度由几百米到几千米;工程结构做到具有抗温、御寒、抗风、抗海浪、抗冰、抗地震、防微振、抗地下水、抗爆、抗腐蚀和防污染等多种性能。如 美国芝加哥110层443米高钢结构西尔斯大厦, 法国 巴黎国家工业技术展览中心大厅 206米跨钢筋混凝土多波双曲薄壳展览馆,美国 北亚利桑那大学153米直径的胶合木穹顶结构体育馆, 苏联英 古里 272米高的混凝土双曲拱坝和努列克300米高的土石坝, 英国的亨伯桥跨度为1410.8米的钢悬索桥(见彩图),日本53.85公里的 青森 函馆越海隧道,及宇航飞机发射塔架、核电站、多层地下建筑和近 海工程结构等,充分显示出新时代人们的知识才能,进一步能克服大自然环境的限制,以现代工程结构的高、大、轻、新、美等特点,满足人们日益增长的生活、生产、交通、审美等需要。

民用工业、国防、港口、水利、电力、公路、铁路等工程进入到现代化的工程结构领域。除面大量广的居住建筑工业厂房外,著名的 南京长江桥、 湖北 葛洲坝水利枢纽工程、 天津引滦入津工程北京人民大会堂上海体育馆、北京八万人 体育场、 甘肃 刘家峡水电站、 杭州悬索体育馆、 宝成铁路北京地下铁道川藏公路卫星发射塔、北京 环境气象塔、 济南黄河 200米 斜 张桥及 深圳50层 国际贸易中心和北京的高层建筑群等都是时代的物证。

高强和耐环境介质侵蚀的建筑材料的探索;充实和提高测试手段和测试技术;发展与材料性能紧密结合的结构力学理论和高效能的新颖施工技术等四个方面,是工程结构进一步发展的主要动力。目前双层薄膜充气结构,已开始用作大跨度轻质保温屋面;金属蒙皮结构不仅在飞机 库上应用,也开始在悬挑大跨屋面上应用;海洋平台也开始采用钢筋混凝土空间结构。此外,纤维混凝土、铝合金、玻璃钢等建筑材料的诞生,也是工程结构新变革的前奏。

电子计算机技术的配合下,工程结构中的许多力学问题能够得到精确解,可改变目前一些不合理的假定,并使工程结构的空间作用、动态反应、延性设计与周围介质的相互作用、系统优化等获得新的发展,工程结构形式也会发生相应的变化。

施工技术和设备的提高

施工技术和设备是促进工程结构发展的重要手段,平面运输、垂直运输、构件制作、现场施工、装修粉刷、设备安装等各种施工工具和设施的改进以及施工方法的机械化、电子化,也可在保证质量和降低成本的目标下,加速工程结构的发展进程。


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