建筑力學(xué)在建筑工程中的應(yīng)用

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)步，人們開(kāi)始對(duì)建筑工程進(jìn)行深入研究，從建筑結(jié)構(gòu)和實(shí)際工程中總結(jié)建筑經(jīng)驗(yàn)，并將這些研究成果廣泛地應(yīng)用到人們生活的各項(xiàng)領(lǐng)域中，促進(jìn)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展。建筑行業(yè)的發(fā)展和建筑力學(xué)具有重要聯(lián)系，只有讓建筑力學(xué)得到保證，才能促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展和完善。

關(guān)鍵詞：力學(xué)；建筑工程；應(yīng)用

建筑行業(yè)的發(fā)展和建筑力學(xué)具有重要關(guān)系，對(duì)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化建筑產(chǎn)生了重要影響。任何一座建筑在建筑初期，都必須經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和評(píng)估，否則將會(huì)對(duì)建筑造成嚴(yán)重?fù)p失。如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)型建筑已經(jīng)成為工程建立的核心，特別是工程中的安全因素和外部因素等，都是我們要關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 力的概述

“力”是物理學(xué)中一個(gè)非常重要的因素，表示物品和物體之間相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的作用力。當(dāng)一個(gè)物體受到其它物體的作用力之后，獲得速度或者發(fā)生的形變，我們稱(chēng)之為“力”。物體形狀和體積發(fā)生的變化稱(chēng)之為形變，物體速度大小或者方向的改變，稱(chēng)之為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變。力作用于相互作用的物體之間。當(dāng)一個(gè)物體在力的作用下發(fā)生形變后，我們可以將前者作為施力物體，后者稱(chēng)之為受力物體。所以只要存在力，就肯定存在相互作用的兩個(gè)物體。由于力是相互作用的，所以，施力物體也是受力物體，受力物體也是施力物體。

2 建筑力學(xué)的主要任務(wù)

建筑力學(xué)的主要任務(wù)是：必須保證設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)，符合建筑要求，而且此結(jié)構(gòu)必須保證可以滿(mǎn)足剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性等要求，盡量使用比較經(jīng)濟(jì)環(huán)保的材料建筑，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3 建筑力學(xué)的主要研究對(duì)象

建筑力學(xué)在長(zhǎng)期的發(fā)展中，主要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)建進(jìn)行研究。建筑結(jié)構(gòu)表示，建筑中所承擔(dān)的荷載。例如網(wǎng)架體系、水塔、土壩和擋水墻等。構(gòu)建表示，建筑結(jié)構(gòu)中形成的單獨(dú)部分，如柱、層面墻板等。

4 建筑力學(xué)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、美觀的建筑物必須具備美學(xué)、力學(xué)設(shè)計(jì)、藝術(shù)和基礎(chǔ)理論知識(shí)等多方面的內(nèi)容，其中包含了建筑力學(xué)及結(jié)構(gòu)方面知識(shí)，幫助建筑設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)形式。在建筑安全和經(jīng)濟(jì)環(huán)保得到保證的基礎(chǔ)上，對(duì)建筑進(jìn)行構(gòu)思，實(shí)現(xiàn)力學(xué)和美學(xué)的完美結(jié)合。

建筑工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須積極做好各個(gè)階段的協(xié)調(diào)，在初步設(shè)計(jì)階段，就必須選擇好建筑的承重結(jié)構(gòu)，并且還要向結(jié)構(gòu)工程師提出適合工程發(fā)展的要求。進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要和建筑工程師共同研討并解決建筑工程設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，處理好工程設(shè)計(jì)中存在的矛盾，保證建筑工程順利進(jìn)展。例如，要建立一棟展覽館。在確定好場(chǎng)地、高度等基礎(chǔ)內(nèi)容之后，還要對(duì)屋架形式和位置等問(wèn)題也應(yīng)該進(jìn)行考慮，利用力學(xué)結(jié)構(gòu)知識(shí)，從物理受力角度分析問(wèn)題。

5 建筑力學(xué)發(fā)展中的實(shí)例研究

所有滿(mǎn)足受力和受力規(guī)律的一切學(xué)科都可以稱(chēng)之為力學(xué)。力學(xué)表示自然學(xué)科中的數(shù)學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)、地理學(xué)和生物學(xué)內(nèi)容，涉及的范圍非常廣泛。人們最初對(duì)力學(xué)的研究，主要從一些自然現(xiàn)象和勞動(dòng)經(jīng)驗(yàn)中獲得。從新時(shí)期時(shí)代改變巢居穴到17世紀(jì)的土木時(shí)代的發(fā)展，給力學(xué)建立了發(fā)展基礎(chǔ)。古希臘時(shí)代阿基米德研究了杠桿的平衡和水中物體受到浮力之后，中心位置的改變，利用一定的原理對(duì)自己的研究進(jìn)行了確定。隨著社會(huì)的發(fā)展，很多建筑開(kāi)始建立起來(lái)，成為了古代建筑文明的主要組成部分。

土木工程在17世紀(jì)到20世紀(jì)得到了快速發(fā)展，已經(jīng)從原先憑借經(jīng)驗(yàn)的方式中跳出來(lái)，形成了比較確定的理論。在建筑業(yè)的發(fā)展中，人們利用杠桿、斜面等物體，對(duì)物理受到的力進(jìn)行了詳細(xì)認(rèn)知，牛頓和伽利略所闡述的力學(xué)原理，為近代土木工程的發(fā)展鑒定了基礎(chǔ)，土木工程開(kāi)始在此基礎(chǔ)上順利發(fā)展起來(lái)。法國(guó)是土木建筑發(fā)展最迅速的國(guó)家，早在1716年的時(shí)候，法國(guó)就已經(jīng)建立了道橋部隊(duì)，開(kāi)始培養(yǎng)一大批優(yōu)秀建筑師。但是當(dāng)時(shí)的法國(guó)和古代羅馬時(shí)期的人一樣，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)尺寸大小的把握都是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷形成的。

在貝塞麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法形成之后，土木建筑得到了迅速發(fā)展，很多的土木工程開(kāi)始廣泛地應(yīng)用到鋼材中，促進(jìn)了土木工程的迅速發(fā)展。在18世紀(jì)發(fā)生了大型工業(yè)革命，此次革命給土木工程的發(fā)展提供了很多比較實(shí)用的建筑器材和施工機(jī)械。隨著波特蘭水泥的形成，很多美觀的工程結(jié)構(gòu)和混泥土建筑給建筑物的發(fā)展注入了新鮮活力，在19世紀(jì)初期，土木工程了得到了新發(fā)展，開(kāi)始形成完整的土木施工技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念。

在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后，隨著社會(huì)生產(chǎn)力水平的提升，土木建筑開(kāi)始進(jìn)入了新的發(fā)展階段。土木工程在第二次世界大戰(zhàn)之后的前20年一直進(jìn)行規(guī)模擴(kuò)展，在后20年主要滲透先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。規(guī)模非常大已經(jīng)成為當(dāng)時(shí)的主要代表。例如，美國(guó)的西爾斯建筑大廈高度達(dá)到了442m；加拿大的多倫多電塔高度在553m；英國(guó)的亨伯橋跨度在1410m；日本的函海底隧道長(zhǎng)約53.83km；中國(guó)建筑的楊浦大橋跨度在602m的斜拉橋上。這些建筑工程的主要特點(diǎn)是功能化、城市立體化、和交通迅速化，和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常適應(yīng)，可以滿(mǎn)足土木工程發(fā)展材料、建筑設(shè)計(jì)等的需求。

6 建筑力學(xué)建立的意義

建筑行業(yè)的發(fā)展和建筑力學(xué)具有很大聯(lián)系，對(duì)現(xiàn)代建筑的發(fā)展具有很大的意義。一座建筑物在建筑前，必須仔細(xì)利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。在力學(xué)幫助下，人們可以準(zhǔn)確地掌握建筑結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)，對(duì)工程建筑做仔細(xì)全面地計(jì)算和方案的準(zhǔn)備。例如，建筑青藏鐵路的時(shí)候，為了防止鐵路地基發(fā)生凍結(jié)，可以在地基中插入很多散熱棒進(jìn)行緩解，減少因?yàn)槁访嫠菰斐设F軌受力不均衡現(xiàn)象發(fā)生。

7 結(jié)束語(yǔ)

土木建筑力學(xué)是一門(mén)專(zhuān)門(mén)研究物理受力平衡和構(gòu)建強(qiáng)度、剛度穩(wěn)定的問(wèn)題，包括了剛體靜力學(xué)、材料力學(xué)等各方面內(nèi)容。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)。土木建筑力學(xué)主要研究問(wèn)題有三類(lèi)，第一種是研究物體的平衡規(guī)律；第二種是研究物體發(fā)生形變的力度；第三種是研究結(jié)構(gòu)承受力力問(wèn)題。只有合理地運(yùn)用力學(xué)方法，才能建筑出節(jié)約成本、令人們滿(mǎn)意的建筑結(jié)構(gòu)。

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作者簡(jiǎn)介：楊雅新（1965，9-），女，研究方向：建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)。