孔令強(qiáng)

（河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院， 河南 焦作 454000）

0 引言

建筑在人類文明的發(fā)展中起到了重要的作用，也為人類提供了舒適的物質(zhì)環(huán)境。在進(jìn)行建筑工程時(shí)，最主要的原理便是力學(xué)原理，這是所有工程施工時(shí)必須考慮到的因素。工程技術(shù)人員必須在充分掌握力學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上才可以進(jìn)行建筑施工，了解建筑物中各個(gè)結(jié)構(gòu)互相作用的情況、承壓能力已經(jīng)傳力途徑等問(wèn)題是非常重要的，這對(duì)于施工環(huán)境的安全性以及建筑質(zhì)量的穩(wěn)定性都起到了關(guān)鍵性的影響。

0.1 力學(xué)的主要內(nèi)容

力學(xué)既可以作為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科存在，也可以是隸屬與物理學(xué)內(nèi)的一門(mén)學(xué)科。力學(xué)主要研究的就是物體之間的相互作用。如果一個(gè)物體受到了力的作用，則必然會(huì)存在另一個(gè)物體對(duì)它施加力的作用，這二者分別叫做受力物體和施力物體。只要有力的存在，就肯定會(huì)有這樣的兩個(gè)物體產(chǎn)生相互作用。我們?cè)谥袑W(xué)時(shí)代都學(xué)到過(guò)，力的作用是相互的。所以，受力物體也等同于施力物體，施力物體也等同于受力物體。根據(jù)力的作用效果與性質(zhì)來(lái)劃分，可將力分為兩類。一類包括摩擦力、重力和電磁力等；另一類則包括壓力、阻力和支持力等。力學(xué)是來(lái)源于生活的，并且力學(xué)的定律都是通過(guò)生活中的實(shí)踐而總結(jié)驗(yàn)證出來(lái)的，所以源于生活用于生活，在實(shí)際生活中，力學(xué)可以幫助我們解決很多問(wèn)題。特別在建筑工程領(lǐng)域，力學(xué)的使用更為重要且廣泛。

0.2 力學(xué)與建筑力學(xué)的關(guān)聯(lián)

建筑力學(xué)主要有三大組成部分，分別是結(jié)構(gòu)力學(xué)、理論力學(xué)和材料力學(xué)。結(jié)構(gòu)力學(xué)主要是用于對(duì)建筑工程中結(jié)構(gòu)受力與傳力規(guī)律的研究及優(yōu)化；理論力學(xué)主要注重分析方法，并研究物體怎樣在受力情況下可以維持平衡；材料力學(xué)研究的則是各種材料可以承受外力作用的極限。但是無(wú)論是結(jié)構(gòu)、理論還是材料的力學(xué)，總是以力學(xué)作為基礎(chǔ)的。于此同時(shí)，建筑工程也為力學(xué)的發(fā)展起到了非常大的推動(dòng)作用，可以說(shuō)二者是互相促進(jìn)的。例如一些極端條件下的技術(shù)問(wèn)題是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)完全模擬成功的，所以建筑工程中出現(xiàn)的一些極端狀況就成了難得的天然實(shí)驗(yàn)環(huán)境，這這里可以發(fā)現(xiàn)新的力學(xué)問(wèn)題，并進(jìn)行分析研究與解決，所以說(shuō)建筑工程推動(dòng)了力學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展。建筑力學(xué)的主要任務(wù)是使設(shè)計(jì)的建筑成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，而且其組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件必須要滿足強(qiáng)度與穩(wěn)定性的安全要求，并且又要節(jié)約成本與材料，以便獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。建筑力學(xué)主要研究的就是建筑工程中的結(jié)構(gòu)與構(gòu)件，其中結(jié)構(gòu)包括梁柱、板殼和網(wǎng)架等負(fù)責(zé)承擔(dān)荷載的部分；構(gòu)件則是組成結(jié)構(gòu)的各個(gè)單獨(dú)部分。綜合上面的分析可以看出，建筑力學(xué)的前身正是力學(xué)，它是以力學(xué)原理為基礎(chǔ)才發(fā)展起來(lái)的，并且建筑力學(xué)是對(duì)力學(xué)的擴(kuò)展與應(yīng)用。而與此同時(shí)建筑力學(xué)又幫助了力學(xué)原理進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)證。雖然力學(xué)與建筑力學(xué)存在可以共同解釋的一些問(wèn)題，但是它們并不是同一學(xué)科，而是相互交叉的關(guān)系。二者其中還存在著很多不能互相解釋的部分[1]。

1 力學(xué)在建筑工程中的具體應(yīng)用

1.1 建筑工程中壓力的應(yīng)用

力學(xué)中很多的基礎(chǔ)知識(shí)可以為建筑工程提供科學(xué)的理論依據(jù)。其中壓力的有關(guān)知識(shí)就是建筑工程施工時(shí)，重要的理論基礎(chǔ)之一。在進(jìn)行建筑工程施工時(shí)，對(duì)工程用料、建筑面積的設(shè)定的時(shí)，都要根據(jù)這些物體所能承受壓力的范圍來(lái)進(jìn)行衡量。建筑最終的穩(wěn)定性與壓力在工程中的合理應(yīng)用是密不可分的。例如如果要進(jìn)行一座橋梁建筑的施工，必須先對(duì)橋墩以及橋梁的可承受壓力情況進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤治?，這樣才能確保建成橋梁的承載力達(dá)標(biāo)。而且，在驗(yàn)收工程時(shí)，工作人員必須要對(duì)建筑中承壓的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，確保質(zhì)量穩(wěn)固無(wú)問(wèn)題。所以，壓力不僅為建筑工程提供了施工的重要參考數(shù)據(jù)，也為驗(yàn)收工程提供了質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 建筑工程中摩擦力的應(yīng)用

在建筑工程中，被廣泛應(yīng)用到的還有摩擦力的相關(guān)知識(shí)。例如，當(dāng)需要對(duì)大重量的建筑材料進(jìn)行運(yùn)輸或者起吊的時(shí)候，就可以通過(guò)滑輪或者滑輪組來(lái)對(duì)力的方向進(jìn)行調(diào)整，這樣可以將原有的摩擦力由阻力變?yōu)閯?dòng)力；還有在進(jìn)行施工時(shí)，可以適當(dāng)加大工程中各個(gè)部件連接的接觸面積，這樣可以增加接觸面的承壓能力，并且通過(guò)摩擦力與重力的共同作用，使建筑物更加穩(wěn)固。在建筑工程中，合理利用摩擦力不僅可以增強(qiáng)建筑的穩(wěn)定性能，還可以降低技術(shù)成本的投資，從而提高建筑工程整體的施工水平[2]。

1.3 建筑工程中重力的應(yīng)用

重力是建筑工程中最主要應(yīng)用的力學(xué)原理。施工技術(shù)人員可以通過(guò)各種與重力有關(guān)的運(yùn)算公式，來(lái)分析不同材料、不同情況下的力的作用。這樣可以達(dá)到在進(jìn)行施工之前就可以預(yù)判出實(shí)際施工的效果，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)在施工中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。不僅如此，重力的相關(guān)知識(shí)還可以運(yùn)用到建筑材料的采購(gòu)方面，在選購(gòu)材料時(shí)，就要將重力因素計(jì)算在內(nèi)，這樣可以進(jìn)一步加大建筑物的穩(wěn)定性?？傮w來(lái)說(shuō)，重力的合理應(yīng)用可以提高工程的預(yù)見(jiàn)性，并且有效提高施工的質(zhì)量與效率。

1.4 建筑工程中理論力學(xué)的應(yīng)用

力學(xué)在建筑工程中得以發(fā)展，從而引申出理論力學(xué)。理論力學(xué)主要分為靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)三大類。靜力學(xué)主要用于研究物體如何在受力情況下而保持平衡，并且分析出形成這種平衡力系的措施，另外靜力學(xué)在受力分析方法和簡(jiǎn)化力力的方面也進(jìn)行了深入的研究。動(dòng)力學(xué)主要研究的是物體在做機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)和受到的力之間產(chǎn)生的關(guān)系。運(yùn)動(dòng)學(xué)主要研究的并不是物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原因，而且從幾盒的角度分析物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。理論力學(xué)也是一般力學(xué)的基礎(chǔ)。

1.5 建筑工程中固體力學(xué)的應(yīng)用

固體力學(xué)是研究建筑工程中固體機(jī)械性質(zhì)的主要學(xué)科，它對(duì)固體介質(zhì)在外部一些因素，如溫度、外力、變形等作用的影響下所產(chǎn)生的表現(xiàn)進(jìn)行研究，固體力學(xué)還可以詳細(xì)劃分為彈性力學(xué)、塑性力學(xué)和材料力學(xué)。例如建筑工程中經(jīng)常用到的杠桿原理也屬于材料力學(xué)的范疇，同時(shí)在計(jì)算桿中的內(nèi)力時(shí)，會(huì)用到力的合成、分解以及平衡等方面的知識(shí)。彈性力學(xué)則是將彈力與建筑的原理相結(jié)合而進(jìn)行工作的。現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的普及，建筑工程也逐漸引用了計(jì)算機(jī)等先進(jìn)的信息技術(shù)，所以可以運(yùn)用固體力學(xué)進(jìn)行圍觀模擬的方法，并對(duì)工程設(shè)計(jì)中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真的分析。如此的發(fā)展對(duì)于建筑工程事業(yè)以及整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步都是一份非常強(qiáng)大的助力。每位建筑師都希望自己所設(shè)計(jì)的建筑物既美觀又經(jīng)濟(jì)實(shí)用，所以在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)，合理運(yùn)用力學(xué)原理是十分重要的，合適的力學(xué)原理可以使建筑物在安全且經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，做出設(shè)計(jì)師想要的結(jié)構(gòu)造型。建筑工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的初期需要對(duì)建筑的承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，并對(duì)于各個(gè)部分的工作進(jìn)行好協(xié)調(diào)。建筑整體的層高、跨度等方方面面都離不開(kāi)力學(xué)原理的輔助[3]。

1.6 建筑工程中流體力學(xué)的應(yīng)用

在建筑工程中，與固體力學(xué)相對(duì)應(yīng)的便是流體力學(xué)。這是一門(mén)人類與自然不斷做斗爭(zhēng)，并從實(shí)踐生產(chǎn)中獲取經(jīng)驗(yàn)，而逐漸形成的一門(mén)學(xué)科。例如古代的大禹治水以及秦代對(duì)都江堰的修建，這些祖先的智慧歷經(jīng)幾千年流傳至今，依然發(fā)揮著強(qiáng)大的作用。流體力學(xué)主要的研究對(duì)象是流體，我們所說(shuō)的氣體和液體都屬于流體的范疇?，F(xiàn)今階段，流體力學(xué)的發(fā)展和完善是開(kāi)采地下石油與天然氣能源的重要基礎(chǔ)。總而言之，流體力學(xué)對(duì)于建筑工程的發(fā)展起到了相當(dāng)重要的作用。在建筑工程中主要應(yīng)用的流體力學(xué)有物理浮力定律、附體穩(wěn)定性以及液體平衡理論。其中的浮力與液體平衡理論都是非常典型的力學(xué)原理。

2 結(jié)束語(yǔ)

建筑工程事業(yè)的發(fā)展是離不開(kāi)力學(xué)的。如果沒(méi)有可靠的力學(xué)作為技術(shù)后盾，就無(wú)法保障建筑建構(gòu)的安全與穩(wěn)定性，人類也就不會(huì)創(chuàng)造出那么多偉大的建筑物了。不僅如此，將力學(xué)原理合理地應(yīng)用到建筑領(lǐng)域，現(xiàn)在現(xiàn)代高科技建筑行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，它們彼此也可以起到相互促進(jìn)的推動(dòng)作用。在新的形勢(shì)下，對(duì)力學(xué)在建筑工程領(lǐng)域中應(yīng)用的創(chuàng)新以及技術(shù)的加強(qiáng)是非常必要的，隨著建筑事業(yè)的迅猛發(fā)展，力學(xué)的應(yīng)用與研究也應(yīng)提至一個(gè)更好的水平。相信有了強(qiáng)大發(fā)達(dá)的力學(xué)作為解釋后盾，建筑工程的事業(yè)可以越來(lái)越強(qiáng)大，同時(shí)也為祖國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。