淺析建筑力學(xué)在建筑工程中的應(yīng)用

[摘 要] 建筑力學(xué)雖說(shuō)歷史發(fā)展比較短暫，但其在建筑領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，不僅體現(xiàn)在當(dāng)今的建筑物構(gòu)建中，在遙遠(yuǎn)的古代也早已得到顯現(xiàn)。那么，作為建筑設(shè)計(jì)者，在運(yùn)用建筑力學(xué)設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)該注意哪些問(wèn)題呢？從幾個(gè)方面闡述了建筑力學(xué)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用的價(jià)值以及需要考慮的幾個(gè)問(wèn)題。

[關(guān) 鍵 詞] 建筑力學(xué)；應(yīng)用；原則

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2017）33-0026-01

在遙遠(yuǎn)的古羅馬帝國(guó)，其光輝的拱券技術(shù)至今仍閃爍著建筑領(lǐng)域璀璨的光芒，這是因?yàn)檫@些建筑物中蘊(yùn)含建筑力學(xué)相關(guān)的問(wèn)題。當(dāng)然，在古代當(dāng)時(shí)還沒(méi)有明確建筑力學(xué)這一專業(yè)名詞，更談不上建筑領(lǐng)域中這一分支，但其基本設(shè)計(jì)的理念卻被古羅馬人所應(yīng)用，他們對(duì)拱券的設(shè)計(jì)處處體現(xiàn)這合理而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?gòu)思，充分考慮拱券的受力，考慮其傳力，充分體現(xiàn)設(shè)計(jì)者比較完美的構(gòu)思。而建筑力學(xué)在當(dāng)今建筑領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)于建筑設(shè)計(jì)的外形美觀，結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，經(jīng)濟(jì)適用，美觀。因此，在當(dāng)今建筑領(lǐng)域，可以充分利用建筑力學(xué)的基本原理從事建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)做出合理的分析判斷，分析其嚴(yán)謹(jǐn)優(yōu)美的建筑物，凸顯建筑力學(xué)的內(nèi)在魅力。

一、建筑力學(xué)在當(dāng)今建筑領(lǐng)域應(yīng)用的價(jià)值

建筑設(shè)計(jì)理念更新速度如此迅猛，尤其在當(dāng)代中國(guó)，建筑形式紛繁復(fù)雜，再加巨大的人口壓力，建筑實(shí)施日趨完善與完美，因此，在做建筑設(shè)計(jì)時(shí)，既關(guān)心建筑是否符合“適用，經(jīng)濟(jì)，美觀”三個(gè)基本原則，還考慮建筑實(shí)施的結(jié)構(gòu)是否合理，建筑的實(shí)用性如何等。作為建筑物設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，建筑力學(xué)正是可以使建筑設(shè)計(jì)更加合理，更加經(jīng)濟(jì)適用，在當(dāng)今的建筑物風(fēng)格設(shè)計(jì)中，展現(xiàn)了其新的魅力。建筑力學(xué)在建筑領(lǐng)域方面的應(yīng)用，其通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)、材料的分析，了解其性能，并作出了合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如同拱券的設(shè)計(jì)那般，達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)用價(jià)值值得我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

二、建筑力學(xué)得到廣泛應(yīng)用，建筑設(shè)計(jì)師需要考慮的幾個(gè)問(wèn)題

從建筑力學(xué)重點(diǎn)討論的幾個(gè)方面來(lái)說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，變形體的基本簡(jiǎn)圖，假設(shè)和桿系結(jié)構(gòu)分類和荷載分類以及桿件體系幾何組成分析。這些專業(yè)性較強(qiáng)的問(wèn)題正是建筑設(shè)計(jì)方面的幾個(gè)核心問(wèn)題，本文主要從建筑材料的力學(xué)性能及梁的截面選擇幾個(gè)方面作出深入的實(shí)際分析。

（一）材料的選擇

結(jié)合建筑的風(fēng)格特點(diǎn)、用途功能等，設(shè)計(jì)者需要合理科學(xué)地選擇材料，既可使材料發(fā)揮其最佳性能，也能最大限度地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)適用性。從目前建筑物材料的性質(zhì)來(lái)說(shuō)，大致分為塑性材料和脆性材料兩種。塑性材料的應(yīng)力，從應(yīng)變圖可分為：彈性階段、塑性階段、強(qiáng)化階段、破壞階段。這需要設(shè)計(jì)者認(rèn)真研究在不同階段的材料性能，并將之用得恰到好處。比如說(shuō)在強(qiáng)化階段，我們可以通過(guò)冷作硬化和冷熱時(shí)效這兩種方法提高塑性材料的強(qiáng)度，為建筑結(jié)構(gòu)的合理選擇提供幫助，從而能做到物盡其用，材盡其用。根據(jù)材料受力判斷材料各部分或截面是否會(huì)發(fā)生變形或破壞，從而加以改進(jìn)，提高結(jié)構(gòu)的安全性。

（二）選擇環(huán)保類型的材料

積極倡導(dǎo)環(huán)境保護(hù)，建設(shè)原生態(tài)綠色建筑物，對(duì)環(huán)保做出應(yīng)盡的義務(wù)。建設(shè)美麗家園，倡導(dǎo)綠色環(huán)保，需要改變現(xiàn)代社會(huì)建筑污染帶來(lái)的嚴(yán)重危害，通過(guò)選擇環(huán)保型材料作為建設(shè)材料，堅(jiān)決制止大量建筑垃圾產(chǎn)生對(duì)環(huán)境造成的破壞。所以，在滿足建筑結(jié)構(gòu)安全合理要求的同時(shí)，我們要選擇那些可回收的、容易處理的材料，這不僅為辦公人員或者居民提供環(huán)保的居住環(huán)境，還積極響應(yīng)國(guó)家提出的建設(shè)綠色、節(jié)能、環(huán)保型建筑物，這對(duì)環(huán)境保護(hù)作出很大貢獻(xiàn)，近年來(lái)的環(huán)境問(wèn)題不斷惡化，設(shè)計(jì)的同時(shí)保護(hù)環(huán)境，這也是我們建筑師的責(zé)任！因此，建筑設(shè)計(jì)師在考慮建筑物的功能、用途時(shí)，還需要盡量選擇環(huán)保素材。

（三）結(jié)構(gòu)中的選擇

例如，選擇梁的截面時(shí)，梁的強(qiáng)度是由正應(yīng)力強(qiáng)度控制的，梁橫截面上正應(yīng)力的數(shù)值與抗彎截面模量成反比，為了減輕梁的自重和節(jié)省材料，應(yīng)該在滿足所需要的抗彎截面模量的前提下，為橫截面選擇適當(dāng)?shù)男螤?，盡可能節(jié)省材料，在橫截面相同的情況下，兩端彎矩比較大，中間彎矩比較小，所以用工字形截面比矩形截面合理；矩形截面豎放比平放合理；環(huán)形截面比圓形截面合理。對(duì)塑性材料制成的梁，許用拉應(yīng)力和壓應(yīng)力相同，所以選擇對(duì)稱的截面形狀，對(duì)于脆性材料制成的梁，往往抗拉性能遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，宜做成不對(duì)稱截面，在彎矩大的部位截面做大些，將翼板放置在受拉的一側(cè)，這樣，運(yùn)用建筑力學(xué)，通過(guò)對(duì)材料的性能及結(jié)構(gòu)的受力分析，可以達(dá)到結(jié)構(gòu)的最合理設(shè)計(jì)，滿足建筑設(shè)計(jì)或構(gòu)造安全、經(jīng)濟(jì)、合理的要求。

總之，建筑力學(xué)是建筑學(xué)領(lǐng)域非常重要的一門工具，透視建筑結(jié)構(gòu)，聯(lián)系古今的工具，能夠充分體現(xiàn)現(xiàn)代化建筑發(fā)展的新趨勢(shì)。作為建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的工作者，需要認(rèn)真研究建筑力學(xué)給建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)的新變化，并運(yùn)用建筑力學(xué)原理設(shè)計(jì)出更多具有代表性的建筑作品。我們深信，通過(guò)探究與創(chuàng)新，一定會(huì)利用建筑力學(xué)造福人民，造福社會(huì)！