流體力學(xué)在建筑學(xué)中的應(yīng)用

姜力力++秦鑫

摘 要：流體力學(xué)作為土木工程的重要學(xué)科，對(duì)于土木工程專業(yè)來說，學(xué)生組建的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)在參與一些建筑物的工程設(shè)計(jì)中，進(jìn)行施工與維護(hù)的同時(shí)，起著著重要作用，在公用民用建筑方面，高層建筑的防風(fēng)荷載、衛(wèi)生間排水系統(tǒng)的滲流；以及在道路橋梁方面，地基穩(wěn)定施工作業(yè)、鐵路橋梁工程中的防空炮效應(yīng)，都與流體力學(xué)息息相關(guān)。掌握流體力學(xué)這門學(xué)科不僅在進(jìn)行施工作業(yè)的工程時(shí)間上降低了成本，還在材料等物質(zhì)方面降低了成本。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)科學(xué)，合理施工有這很高的地位。

關(guān)鍵詞：土木工程；創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)；流體力學(xué)；成本

中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2015）20-007-01

流體力學(xué)是力學(xué)的一個(gè)分支，是研究以水為主體的流體的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其工程應(yīng)用的一門學(xué)科，土木工程是建造各類工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。它既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)維修等技術(shù)活動(dòng)；也指工程建設(shè)的對(duì)象，即建造在地上或地下、陸上或水中，直接或間接為人類生活、生產(chǎn)、科研服務(wù)的各種工程設(shè)施，例如房屋、道路、鐵路、運(yùn)輸管道、給水和排水以及防護(hù)工程等。

土木建構(gòu)物的建筑環(huán)境不可避免會(huì)有地下及地表流水的影響，對(duì)于高層，或者高出建筑物，風(fēng)對(duì)建筑物的影響也是不可小覷的。在建筑物設(shè)計(jì)之初不但要考慮這些流體對(duì)施工的影響，在建成后，也得防范流體的長期作用對(duì)建構(gòu)物的負(fù)面影響。怎么認(rèn)識(shí)這些影響？通過對(duì)流體力學(xué)的學(xué)習(xí)，會(huì)使我們對(duì)流體形成一種客觀正確的認(rèn)識(shí)。

1、流體力學(xué)在創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與工業(yè)民用建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)的工業(yè)民用建筑是常見建筑，對(duì)于低層建筑，地下水是最普遍的結(jié)構(gòu)影響源，集中表現(xiàn)為對(duì)地基基礎(chǔ)的影響。

如果創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)建筑地點(diǎn)的地下基地上水文情況了解不到位，地下水一旦滲流會(huì)對(duì)建筑物周圍土體穩(wěn)定性造成不可挽救的破壞，進(jìn)而嚴(yán)重影響地基穩(wěn)定，地基的的破壞對(duì)整個(gè)建筑主體來說是壽命倒計(jì)時(shí)的開始。對(duì)于這些嚴(yán)重影響建筑物壽命和甚至波及人生安全的有水的流動(dòng)性造成問題可以通過水力學(xué)知識(shí)在創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與建筑物的實(shí)際施工之前給以正確的設(shè)計(jì)與施工指導(dǎo)。

現(xiàn)在創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)的建筑越來越趨向于高層，高層節(jié)約了土地成本，提供了更多的使用空間，但也增加了設(shè)計(jì)施工問題。因?yàn)殡S著高度的增加，由于地表及其附近物體對(duì)氣體流動(dòng)的阻礙減少，氣體流動(dòng)速度很大。對(duì)建筑的影響是使建筑產(chǎn)生側(cè)向變形，風(fēng)大時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。主要由基本風(fēng)壓，風(fēng)壓高度變化系數(shù)，風(fēng)荷載體形系數(shù)，風(fēng)振系數(shù)。這些系數(shù)和所在地的風(fēng)的大小，建筑高度，建筑的外形，和地區(qū)粗糙度有關(guān)。

在創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)的工民建筑中的另一些方面如水景景觀供水，暖氣水管網(wǎng)供水等問題中，通過流體力學(xué)的科學(xué)計(jì)算，會(huì)對(duì)這些在具體實(shí)施的過程中可能出現(xiàn)的問題給出科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2、流體力學(xué)在創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)給水排水工程中的應(yīng)用

創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)的給排水工程：用于水供給、廢水排放和水質(zhì)改善的工程。分為給水工程和排水工程。古代的給排水工程只是為城市輸送用水和排泄城市內(nèi)的降水和污水。近代的給排水工程是為控制城市內(nèi)傷寒、霍亂、痢疾等傳染病的流行和適應(yīng)工業(yè)與城市的發(fā)展而發(fā)展?，F(xiàn)代的給排水工程已成為控制水媒傳染病流行和環(huán)境水污染的基本設(shè)施，是發(fā)展城市及工業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，市政工程的主要組成部分。給排水研究的主要對(duì)像就是水，在以導(dǎo)水為主要目的的運(yùn)作做中，主要問題就是合理完善的解決“流水”問題。在這方面，水主要是以管道為媒介進(jìn)行疏導(dǎo)的，疏導(dǎo)中，不同的地放水流量積水性質(zhì)不一樣。單看水流量，就對(duì)管道長生種種要求。

針對(duì)這些實(shí)際中的問題，通過水力學(xué)理論的研究，可以得到合理的答案，獲得合理的方案。創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)的為施工人員正確的施工提出正確理論依據(jù)。針對(duì)性的計(jì)算不但可以節(jié)約施工時(shí)間成本，更加合理化了管材等的配置。

3、流體力學(xué)在創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)道路橋梁交通中的應(yīng)用

道路路橋工程是關(guān)乎民生，國防建設(shè)的重大工程，它的安全性可靠性更是重中之重。此外，由于路橋的造價(jià)很高，且修建需要一定的時(shí)間，因此大多數(shù)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與的路橋設(shè)計(jì)使用年限是很長的。在這么長的時(shí)間里，經(jīng)受水流的長時(shí)間的侵蝕作用，要保持極高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)健康性。那么對(duì)這些侵蝕的來源有準(zhǔn)確的了解定性，還要有確切的數(shù)據(jù)一邊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選用作參考就顯得尤為重要。

這些重要工程在施工，使用和維護(hù)當(dāng)中最普遍的是遇到水流的影響。對(duì)于公路，鋪設(shè)時(shí)的選址與路基穩(wěn)定性都會(huì)受到水的影響，創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與的施工與使用過程中對(duì)于集聚水的的及時(shí)排除以消除對(duì)路面影響，此外還要考慮路邊滲水問題等等。對(duì)于橋來說，由于其建筑環(huán)境的特殊性，流水影響就是它的主要問題，水流的持續(xù)性對(duì)橋墩來說是持續(xù)性破壞，這是不可避免的，尤其是對(duì)于多雨地區(qū)，突發(fā)性的大水對(duì)橋墩的穩(wěn)定更是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

這些問題可以依靠流體力學(xué)的只是給出一定的解決依據(jù)。具體的是結(jié)合施工地當(dāng)?shù)厮那闆r根據(jù)流體力學(xué)理論知識(shí)給出水流的一些合理的可依據(jù)信息，指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工，給出科學(xué)的依據(jù)。

結(jié)束語：

流體力學(xué)在是一門重要學(xué)科，尤其是在工學(xué)領(lǐng)域，對(duì)土木工程中創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)參與設(shè)計(jì)的的水利，港口，道橋，建筑等有著重要應(yīng)用。作為一名土木創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)中的學(xué)生，應(yīng)概積極體會(huì)流體力學(xué)的重要性，并努力學(xué)好流體力學(xué)，豐富完善自己的知識(shí)體系。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方達(dá)憲.楊亞紅.流體力學(xué)[M].科學(xué)出版社.2005年9月.

[2] 趙嵩穎.工程流體力學(xué)[M].航空工業(yè)出版社.2010年12月.

[3] 丁祖榮.流體力學(xué)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2010年8月.

[4] 孔 瓏.工程流體力學(xué)（第二版）[M].中國電力出版社.1992年5月.

[5] 王松嶺.工程流體力學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社.2010年9月.