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1、结构工程的历史发展（1 ）科技史选讲结构工程是人类文明的脊梁 。1武际可编:科技史选讲之十三(1)以石、木、砖为主要建筑材料的时代 混凝土的简史 钢铁材料 弹性力学 结构力学 有限元方法的产生与发展 结构抗震 作用在结构上的载荷2武际可编:科技史选讲之十三(1)w人类文明程度的一种标志体现在各种结 构上，承受力而又有一定功能的物体都 可以归结为结构，如高楼、车、船、飞 机、大桥、大坝、机床、望远镜、精密 仪表等都可看为特定的结构。广义地说 ，地壳、岩基、土层也可以看为结构。 人类愈进步，结构愈复杂。3武际可编:科技史选讲之十三(1)w所谓建筑,一要实用、舒适、好看；二 要安全、经济。 w 前一
2、个任务是属于建筑学要解决的问 题。而后一类问题就是工程结构、结构 力学要解决的问题。4武际可编:科技史选讲之十三(1)w结构设计，包含结构物本身的强度、刚度、动 力、及稳定性分析。 w目前结构设计大部分工作量都开始由计算机承 担，这就是计算结构力学与结构CAD（计算机 辅助设计）。 w结构设计的另一方面是确定结构所受的荷载。 w还包括保持一定功能的优化设计，新结构形式 的研究与结构的加工与成形的研究。如果我们 能在钢结构设计中选用优化的方法，节约1 的钢材，它就相当于建造一座年产百万t的钢 厂。5武际可编:科技史选讲之十三(1)1. 以石、木、砖为主要建筑材料的 时代w无论是东方还是西方，在使
3、用钢、混凝 土为主要建筑材料之前，时间最长的是 以石、木、砖为建筑材料。 w具体来说，西方多以石料作建筑材料， 而我国和东方各国多以砖、木为建筑材 料。 w木结构不耐火，所以我国存世古建筑历 史很长的不多。6武际可编:科技史选讲之十三(1)古希腊雅典卫城的门口 注：以下不少图片取自 William G. Godden Structural Engineering Slide Library7武际可编:科技史选讲之十三(1)宙斯神庙已经倒塌的石柱8武际可编:科技史选讲之十三(1)雅典女神庙9武际可编:科技史选讲之十三(1)古罗马的农神庙10武际可编:科技史选讲之十三(1)罗马圣彼德广场之一角11
4、武际可编:科技史选讲之十三(1)故宫午门北面12武际可编:科技史选讲之十三(1)五台山显通寺内无梁殿用砖砌成的仿木结构 13武际可编:科技史选讲之十三(1)北京天坛祈年殿14武际可编:科技史选讲之十三(1)天坛祈年殿藻井15武际可编:科技史选讲之十三(1)应县佛宫寺释迦塔16武际可编:科技史选讲之十三(1)万荣县 解店镇 东岳庙内 飞云楼17武际可编:科技史选讲之十三(1)故宫角楼18武际可编:科技史选讲之十三(1)河北赵县赵州桥19武际可编:科技史选讲之十三(1)古罗马的拱桥20武际可编:科技史选讲之十三(1)西安 大雁塔21武际可编:科技史选讲之十三(1)意大利比萨斜塔22武际可编:科技史
5、选讲之十三(1)飞虹塔23武际可编:科技史选讲之十三(1)早期的材料力学研究w达芬奇在他的手稿中研究和讨论了柱所能承 受的载荷。 w伽利略在他关于两种新学科的对话（1638 年）提到、考查了固定端悬臂梁的承载能力的 问题。 w马略特作了伽利略所作的实验，由于他们的截 面上平衡条件都不对，所以结果的系数都不正 确。 w雅科比伯努利（Jacob Bernoulli,16541705） 关于梁的研究，这就是现今人们所称的伯努利 梁理论。24武际可编:科技史选讲之十三(1)达芬奇 自画像25武际可编:科技史选讲之十三(1)达芬奇的画 圣母，蒙纳利莎26武际可编:科技史选讲之十三(1)伽利略 悬臂梁强度
6、 实验27武际可编:科技史选讲之十三(1)雅科比 伯努利 Jacob Bernoulli 1654170528武际可编:科技史选讲之十三(1)2. 混凝土的简史w1774年，英国工程师斯密顿（J.Smeaton)在建造海 上灯塔时石灰。粘土、砂混合物砌基础，效果很 好。 w1824年英国石匠营造者亚斯普丁(J. Aspdim, 1779- 1885)取得了烧制水泥的专利，因其与波特兰地方 的石材很相近，所以称为波特兰水泥。 w法国1840、德国1855设水泥厂。 w1970年世界每人每年使用水泥156公斤。29武际可编:科技史选讲之十三(1)混凝土静定桥30武际可编:科技史选讲之十三(1)预应
7、力钢筋混凝土31武际可编:科技史选讲之十三(1)美国华盛顿国会大厦32武际可编:科技史选讲之十三(1)德国 斯图加特的 电视塔33武际可编:科技史选讲之十三(1)3. 钢铁材料w19世纪中叶之后,炼钢技术得到普及于是 在结构上普遍采用钢铁。1859年英国建 成第一艘钢船。 w1873年英国伦敦建成跨泰晤士河的阿尔 伯特吊桥，最大跨度384英尺。34武际可编:科技史选讲之十三(1)布瑞塔尼亚大桥（1846，铁管）35武际可编:科技史选讲之十三(1)巴黎跨赛纳河的亚力山大桥36武际可编:科技史选讲之十三(1)苏格兰铁路桥37武际可编:科技史选讲之十三(1)支座部位38武际可编:科技史选讲之十三(1
8、)巴黎铁塔39武际可编:科技史选讲之十三(1)铁塔底部40武际可编:科技史选讲之十三(1)世界贸易双塔楼41武际可编:科技史选讲之十三(1)42武际可编:科技史选讲之十三(1)43武际可编:科技史选讲之十三(1)44武际可编:科技史选讲之十三(1)45武际可编:科技史选讲之十三(1)46武际可编:科技史选讲之十三(1)网架结构w是大量彼此相同的短钢管或合金管组成 的平面或空间桁架。 w它与桁架不同，桁架的杆有主从之别。 w由于分析它的应力，未知量很多，所以 发展较晚，到20世纪60年代后才广泛使 用。47武际可编:科技史选讲之十三(1)网架结构48武际可编:科技史选讲之十三(1)网架结构49武
9、际可编:科技史选讲之十三(1)网架结构50武际可编:科技史选讲之十三(1)悬索结构w最早的吊桥在9世纪70年代就在英国出 现了。 w把高强度钢丝固定于外部混凝土圈梁上 ，正好发挥钢丝耐拉、混凝土耐压的优 点。 w20世纪60年代之后，大跨度的的展览厅 、运动场时有出现。51武际可编:科技史选讲之十三(1)华盛顿的悬索网展览厅52武际可编:科技史选讲之十三(1)展览厅内部53武际可编:科技史选讲之十三(1)悬索的 固定处54武际可编:科技史选讲之十三(1)伦敦阿尔伯特吊桥55武际可编:科技史选讲之十三(1)阿尔伯特吊桥上便步走公告56武际可编:科技史选讲之十三(1)金门大桥57武际可编:科技史选讲之十三(1)吊索的剖面58武际可编:科技史选讲之十三(1)广州虎门大桥59武际可编:科技史选讲之十三(1)上海南浦大桥主跨423米60武际可编:科技史选讲之十三(1)香港青马大桥 青衣島至 馬湾島 橋長：2160.0 最大跨度1377.0 耗资9.15亿美元61武际可编:科技史选讲之十三(1)温哥华附近的斜拉桥62武际可编:科技史选讲之十三(1)斜拉桥拉杆根部的减振器63武际可编:科技史选讲之十三(1)斜拉桥的施工64武际可编:科技史选讲之十三(1)结束65武际可编:科技史选讲之十三(1)
