李凱凝（湖南省益陽市一中1404班，湖南 益陽413000）

力學(xué)在建筑工程中的有效應(yīng)用分析

李凱凝（湖南省益陽市一中1404班，湖南 益陽413000）

在建筑工程中，聯(lián)系最為密切的是力學(xué)，可靠的力學(xué)與結(jié)構(gòu)能夠確保建筑物安全和實(shí)用，現(xiàn)代建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，層數(shù)也在不斷地增加，這對(duì)建筑的抗震能力和抗風(fēng)能力等，都提出了更高的要求，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，本文主要對(duì)力的概述、建筑中的力學(xué)以及就簡單的實(shí)例分析了力學(xué)在建筑工程中的應(yīng)用。

力學(xué)；建筑工程；有效應(yīng)用；分析

1 引言

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，都是指的關(guān)注的焦點(diǎn)。

2 力學(xué)的相關(guān)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，則稱之為“力”。物體形狀和體積發(fā)生的變化稱之為形變，物體速度大小或者方向的改變，稱之為運(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。

3 建筑工程中的力學(xué)

在建筑工程的發(fā)展過程中，力學(xué)與建筑關(guān)系密切，不可分離。因此，要想建成實(shí)用、優(yōu)秀的建筑，必須有可靠的結(jié)構(gòu)和力學(xué)的分析。換言之，現(xiàn)代建筑的快速發(fā)展具有重大意義，不可忽視。在建造每一幢建筑物時(shí)，都要反復(fù)驗(yàn)證，認(rèn)真評(píng)估其安全性，避免造成嚴(yán)重的損失。

3.1 建筑結(jié)構(gòu)的合理性

在建造建筑物時(shí)，最關(guān)鍵的是能夠在工程建設(shè)的具體情況中科學(xué)、合理的選取節(jié)省材料的、合適的結(jié)構(gòu)方式。在建筑施工中安全問題是最關(guān)鍵也是最重要的問題。在具體設(shè)計(jì)中，要充分考慮整體結(jié)構(gòu)、外部的環(huán)境、有線單元的框架、靜力分析等各個(gè)方面的因素。例如：在建造高層建筑物時(shí)，要充分做好防震設(shè)計(jì)工作，有些建筑為了使防震裝置更加美觀，在地震發(fā)生時(shí)，因?yàn)樵黾恿烁邔咏ㄖ镆蛟龃髶u擺力度而造成的非常大的剪切力，這就使得建筑物在地震發(fā)生時(shí)底部支撐會(huì)造成一定的斷裂現(xiàn)象發(fā)生，從科學(xué)的角度分析，這種設(shè)計(jì)并不合理，所以在地震發(fā)生時(shí)，這種設(shè)計(jì)并不能有效地抵抗地震造成的擠壓力，并且可能會(huì)致使大樓的坍塌及板塊的脫落，這也充分說明在我國的建筑行業(yè)中存在很多不科學(xué)，不可行的現(xiàn)象，綜上考慮，在現(xiàn)代建筑工程中，設(shè)計(jì)者不能過分追求外形的美觀而忽略了使用功能，應(yīng)當(dāng)從力學(xué)的角度更好的考慮建筑工程的安全性。

3.2 建筑材料得當(dāng)

在建造過程中的材料對(duì)建筑物的性能和質(zhì)量具有基本的影響，從建筑材料方面看，材料不同，破損狀況、穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度都是不同的，所以，在建筑工程的應(yīng)用過程中要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)的模擬運(yùn)行，保障了建筑材料在施工過程的安全使用。在建筑施工過程中，應(yīng)當(dāng)把采用盡可能少的建筑材料建成最安全，最可靠的建筑物作為建筑行業(yè)的最高目標(biāo)。具體來講，建筑工程施工過程中利用力學(xué)結(jié)構(gòu)模型來進(jìn)行分析，對(duì)抗彎能力、抗壓、彈性性能負(fù)載和等進(jìn)行分析，特別對(duì)拉桿和鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。由此看來，它們都會(huì)對(duì)施工過程帶來重大的影響。所以，每一個(gè)項(xiàng)建筑工程在施工前一定要嚴(yán)密分析各種情況，包括可能發(fā)生的問題，數(shù)據(jù)等，在認(rèn)真分析后才能找出合理正確的解決方案。

3.3 實(shí)際環(huán)境考察和評(píng)估

在建筑工程施工過程中，對(duì)工程中的實(shí)際情況科學(xué)的分析、考察。例如：土地層與高山的分布，平原和高原不同，冷濕，雨水，地震，風(fēng)力等自然因素的考量，必要時(shí)要考慮到人文的需求，具體來講，有些建筑物會(huì)在地下建造商場、地鐵，因此在建筑施工時(shí)一定要避開易塌方方段和高層?，F(xiàn)如今力學(xué)已經(jīng)應(yīng)用在生活中的各個(gè)領(lǐng)域，建筑行業(yè)在隨著社會(huì)的進(jìn)步快速發(fā)展，理論上講，任何理論都來源于實(shí)踐，所以，在具體的施工過程中，要有好的方法和理論。

4 力學(xué)在工程中的具體應(yīng)用

4.1 固體力學(xué)

建筑工程中力學(xué)的應(yīng)用，有可能會(huì)打破連續(xù)介質(zhì)的力學(xué)體系和模型，可能會(huì)包含一些宏觀力學(xué)，起到某種微觀因素和敏感作用，同時(shí)在演變過程中，加強(qiáng)相應(yīng)的符合材料，基于功能化和韌化的科學(xué)層面上。固體力學(xué)把磁-電-熱-力融為一體，可以有效的轉(zhuǎn)化、控制機(jī)械力學(xué)的熱、磁、電效應(yīng)，并且可以很好地解決微控制、微工藝、微機(jī)械等方面的問題。固體力學(xué)屬于非線性動(dòng)力學(xué)，可以在某種程度上豐富力學(xué)概念和非平衡統(tǒng)計(jì)學(xué)。目前，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，分子動(dòng)力學(xué)等微觀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、模擬方法的仿真分析能夠極大地促進(jìn)工程設(shè)計(jì)和固體力學(xué)上的進(jìn)展和發(fā)展。總而言之，固體力學(xué)在不斷的發(fā)展中，一定會(huì)推進(jìn)工程科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

4.2 建筑設(shè)計(jì)

美觀、經(jīng)濟(jì)、適用的建筑物是建筑師所追求的設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以說，經(jīng)濟(jì)、適用、美觀的建筑物需要具備藝術(shù)、美學(xué)等眾多方面的理論知識(shí)，包括建筑力學(xué)和結(jié)構(gòu)方面的內(nèi)在知識(shí)，以便于在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中可選擇較為合理的結(jié)構(gòu)形式，并且能夠在經(jīng)濟(jì)、安全的前提下，實(shí)現(xiàn)較為完善的建筑構(gòu)思，最終體現(xiàn)力與美的相互結(jié)合。對(duì)于建筑工程師而言，需要做好建筑工程中的各個(gè)協(xié)調(diào)工作，在設(shè)計(jì)初期確定承重結(jié)構(gòu)，并且還應(yīng)該向建筑結(jié)構(gòu)工程師提出合理的結(jié)果要求，結(jié)構(gòu)工程師在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)盡可能對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。具體而言，建筑中建設(shè)展覽館、層高、跨度等方面，都需要用到相應(yīng)地力學(xué)結(jié)果，并且應(yīng)用到的力學(xué)是基礎(chǔ)力學(xué)。

5 建筑力學(xué)發(fā)展中的實(shí)例簡析

所有滿足受力和受力規(guī)律的一切學(xué)科都可以稱之為力學(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，很多建筑開始建立起來，成為了古代建筑文明的主要組成部分。

土木工程在17～20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，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)，土木工程開始在此基礎(chǔ)上順利發(fā)展起來。法國是土木建筑發(fā)展最迅速的國家，早在1716年的時(shí)候，法國就已經(jīng)建立了道橋部隊(duì)，開始培養(yǎng)一大批優(yōu)秀建筑師。但是當(dāng)時(shí)的法國和古代羅馬時(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；英國的亨伯橋跨度在1410m；日本的函海底隧道長約53.83km；中國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)，可以滿足土木工程發(fā)展材料、建筑設(shè)計(jì)等的需求。

6 結(jié)語

總而言之，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。

[1]劉 昶.淺析力學(xué)在建筑工程中的有效應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技旬刊，2014（5）：102～103.

[2]李連清.淺析力學(xué)在建筑工程中的有效應(yīng)用[J].文摘版：工程技術(shù)，2015（8）：280.

[3]楊雅新.建筑力學(xué)在建筑工程中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（10）：89.

TU31

A

2095-2066（2016）22-0153-02

2016-7-13

李凱凝（1999-），男，高中，湖南省益陽市一中1404班學(xué)生。