力學在建筑工程中的有效應用分析

李凱凝（湖南省益陽市一中1404班，湖南 益陽413000）

力學在建筑工程中的有效應用分析

李凱凝（湖南省益陽市一中1404班，湖南 益陽413000）

在建筑工程中，聯系最為密切的是力學，可靠的力學與結構能夠確保建筑物安全和實用，現代建筑規模不斷擴大，層數也在不斷地增加，這對建筑的抗震能力和抗風能力等，都提出了更高的要求，只有讓建筑力學得到保證，才能促進建筑行業的發展和完善，本文主要對力的概述、建筑中的力學以及就簡單的實例分析了力學在建筑工程中的應用。

力學；建筑工程；有效應用；分析

1 引言

建筑行業的發展和建筑力學具有重要關系，對實現現代化建筑產生了重要影響。任何一座建筑在建筑初期，都必須經過多次試驗和評估，否則將會對建筑造成嚴重損失。如何實現經濟型建筑已經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，都是指的關注的焦點。

2 力學的相關概述

“力”是物理學中一個非常重要的因素，表示物品和物體之間相互運動產生的作用力。當一個物體受到其它物體的作用力之后，獲得速度或者發生的形變，則稱之為“力”。物體形狀和體積發生的變化稱之為形變，物體速度大小或者方向的改變，稱之為運動狀態改變。力作用于相互作用的物體之間。當一個物體在力的作用下發生形變后，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

在建筑工程的發展過程中，力學與建筑關系密切，不可分離。因此，要想建成實用、優秀的建筑，必須有可靠的結構和力學的分析。換言之，現代建筑的快速發展具有重大意義，不可忽視。在建造每一幢建筑物時，都要反復驗證，認真評估其安全性，避免造成嚴重的損失。

3.1 建筑結構的合理性

在建造建筑物時，最關鍵的是能夠在工程建設的具體情況中科學、合理的選取節省材料的、合適的結構方式。在建筑施工中安全問題是最關鍵也是最重要的問題。在具體設計中，要充分考慮整體結構、外部的環境、有線單元的框架、靜力分析等各個方面的因素。例如：在建造高層建筑物時，要充分做好防震設計工作，有些建筑為了使防震裝置更加美觀，在地震發生時，因為增加了高層建筑物因增大搖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生時底部支撐會造成一定的斷裂現象發生，從科學的角度分析，這種設計并不合理，所以在地震發生時，這種設計并不能有效地抵抗地震造成的擠壓力，并且可能會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中存在很多不科學，不可行的現象，綜上考慮，在現代建筑工程中，設計者不能過分追求外形的美觀而忽略了使用功能，應當從力學的角度更好的考慮建筑工程的安全性。

3.2 建筑材料得當

在建造過程中的材料對建筑物的性能和質量具有基本的影響，從建筑材料方面看，材料不同，破損狀況、穩定性、剛度、強度都是不同的，所以，在建筑工程的應用過程中要利用計算機進行各種實驗的模擬運行，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，應當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的最高目標。具體來講，建筑工程施工過程中利用力學結構模型來進行分析，對抗彎能力、抗壓、彈性性能負載和等進行分析，特別對拉桿和鋼結構進行檢測。由此看來，它們都會對施工過程帶來重大的影響。所以，每一個項建筑工程在施工前一定要嚴密分析各種情況，包括可能發生的問題，數據等，在認真分析后才能找出合理正確的解決方案。

3.3 實際環境考察和評估

在建筑工程施工過程中，對工程中的實際情況科學的分析、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，風力等自然因素的考量，必要時要考慮到人文的需求，具體來講，有些建筑物會在地下建造商場、地鐵，因此在建筑施工時一定要避開易塌方方段和高層。現如今力學已經應用在生活中的各個領域，建筑行業在隨著社會的進步快速發展，理論上講，任何理論都來源于實踐，所以，在具體的施工過程中，要有好的方法和理論。

4 力學在工程中的具體應用

4.1 固體力學

建筑工程中力學的應用，有可能會打破連續介質的力學體系和模型，可能會包含一些宏觀力學，起到某種微觀因素和敏感作用，同時在演變過程中，加強相應的符合材料，基于功能化和韌化的科學層面上。固體力學把磁-電-熱-力融為一體，可以有效的轉化、控制機械力學的熱、磁、電效應，并且可以很好地解決微控制、微工藝、微機械等方面的問題。固體力學屬于非線性動力學，可以在某種程度上豐富力學概念和非平衡統計學。目前，由于計算機技術的迅猛發展，分子動力學等微觀的復雜結構、模擬方法的仿真分析能夠極大地促進工程設計和固體力學上的進展和發展。總而言之，固體力學在不斷的發展中，一定會推進工程科學和技術的發展和進步。

4.2 建筑設計

美觀、經濟、適用的建筑物是建筑師所追求的設計目標，可以說，經濟、適用、美觀的建筑物需要具備藝術、美學等眾多方面的理論知識，包括建筑力學和結構方面的內在知識，以便于在建筑結構的設計工作中可選擇較為合理的結構形式，并且能夠在經濟、安全的前提下，實現較為完善的建筑構思，最終體現力與美的相互結合。對于建筑工程師而言，需要做好建筑工程中的各個協調工作，在設計初期確定承重結構，并且還應該向建筑結構工程師提出合理的結果要求，結構工程師在整個設計的過程中應盡可能對結構進行研究。具體而言，建筑中建設展覽館、層高、跨度等方面，都需要用到相應地力學結果，并且應用到的力學是基礎力學。

5 建筑力學發展中的實例簡析

所有滿足受力和受力規律的一切學科都可以稱之為力學。力學表示自然學科中的數學、天文學、物理學、地理學和生物學內容，涉及的范圍非常廣泛。人們最初對力學的研究，主要從一些自然現象和勞動經驗中獲得。從新時期時代改變巢居穴到17世紀的土木時代的發展，給力學建立了發展基礎。古希臘時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，利用一定的原理對自己的研究進行了確定。隨著社會的發展，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世紀得到了快速發展，已經從原先憑借經驗的方式中跳出來，形成了比較確定的理論。在建筑業的發展中，人們利用杠桿、斜面等物體，對物理受到的力進行了詳細認知，牛頓和伽利略所闡述的力學原理，為近代土木工程的發展鑒定了基礎，土木工程開始在此基礎上順利發展起來。法國是土木建筑發展最迅速的國家，早在1716年的時候，法國就已經建立了道橋部隊，開始培養一大批優秀建筑師。但是當時的法國和古代羅馬時期的人一樣，對建筑結構尺寸大小的把握都是通過經驗和主觀判斷形成的。

在貝塞麥轉爐煉鋼法形成之后，土木建筑得到了迅速發展，很多的土木工程開始廣泛地應用到鋼材中，促進了土木工程的迅速發展。在18世紀發生了大型工業革命，此次革命給土木工程的發展提供了很多比較實用的建筑器材和施工機械。隨著波特蘭水泥的形成，很多美觀的工程結構和混泥土建筑給建筑物的發展注入了新鮮活力，在19世紀初期，土木工程了得到了新發展，開始形成完整的土木施工技術和結構設計理念。

在第二次世界大戰結束之后，隨著社會生產力水平的提升，土木建筑開始進入了新的發展階段。土木工程在第二次世界大戰之后的前20年一直進行規模擴展，在后20年主要滲透先進科學技術。規模非常大已經成為當時的主要代表。例如，美國的西爾斯建筑大廈高度達到了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是功能化、城市立體化、和交通迅速化，和社會經濟發展非常適應，可以滿足土木工程發展材料、建筑設計等的需求。

6 結語

總而言之，建筑行業的發展和建筑力學具有很大聯系，對現代建筑的發展具有很大的意義。一座建筑物在建筑前，必須仔細利用實驗進行驗證。在力學幫助下，人們可以準確地掌握建筑結構的形式和特點，對工程建筑做仔細全面地計算和方案的準備。例如，建筑青藏鐵路的時候，為了防止鐵路地基發生凍結，可以在地基中插入很多散熱棒進行緩解，減少因為路面塌陷造成鐵軌受力不均衡現象發生。

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

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

[3]楊雅新.建筑力學在建筑工程中的應用[J].科技創新與應用，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班學生。