力學與土木工程簡述

陳熙坤

摘 要：在現代土木工程中，應用非常廣泛的就是力學， 本文主要從力學的一些基本概念和一些相關內容以及建筑學與力學的關系進行研究。并且將力學中的平衡學說與建筑學中的實際應用相結合，主要對經常在土木工程中使用的力學進行研究，然后根據這些相關的土木學知識，著重闡述力學在土木工程學中的發展情況。

關鍵詞：力學；土木工程；計算簡圖；內力計算

土木工程的發展不僅帶來了經濟效益，同時也創造了社會效益，為人們的生活帶來了新的物質環境，提高了人們的生活水平。在其發展的歷程中逐漸成為了人類社會的重要組成部分，為人們帶來更多的和實用的利益。建筑工程產品作為關系到人民生產生活以及人身安全和財產安全的學科，它最被重視的因素之一就是它的安全性、穩定性。雖然一些在常識上不符合人類安全性習慣的建筑存在在世界上，如古巴比倫的空中花園、意大利的比薩斜塔等等，但是其實從專業的分析來看，這些建筑盡管在外觀上看上去不安全，實際上符合力學要求的，能夠使用力學的一些原來來進行解釋。

一、力學的基本內容

力學是物理學的其中一個組成部分，同時也是獨立的一門基礎性物理學科。在物理方面，力學主要講解的就是力的合成，指一個物體不僅僅是受一個力的作用而是受幾個力的共同作用。力學的主要研究對象就是物體之間的運動，而力學由于其特殊性，可以說是所有物理學科的基礎，同時也是在中學階段學習的重點。力學的規律和定理都是科學家從生活規律中發現并證實的，力學原理在生活中處處可見，因此，就可以使用力學的原理來解決生活生產中的一些問題。

二、力學與建筑力學的聯系

建筑力學是應用于土木工程中的基礎理論，為工程的應用打下良好的基礎。在建筑力學基礎知識里面包括了靜力學基本概念平面力系平衡條件的應用、內力與內力圖、軸向拉壓桿的內力、單跨靜定梁的內力等。建筑力學的研究對象主要是建筑結構，其中建筑結構是由構件組成的。建筑工程力學的主要任務是把建筑結構打造成一個可靠、適用、耐久的材料，能夠具有一定的剛度和強度，還要保持平衡和穩定性。不管是理論力學、材料力學還是結構力學，都是以力學為基礎的，是力學的擴展應用。

但是， 事物都有兩方面的特性，力學推進了建筑學的發展，解決了許多建筑學的難題，而建筑學也同樣使力學得到了發展，在一些十分難以解決的建筑學問題中，現有的力學原理也很難解決，就促使物理學家進行研究，從而發展了更多的力學定理，例如在建筑工程施工時出現的極端條件下的技術難題，現有的力學已經無法解決，物理學家就不得不根據這個問題對力學進行深層次的研究，然后提出新的力學理論。

因此，總的來說，建筑力學脫胎于力學原理，沒有力學也就沒有建筑力學，而建筑力學的發展又是對力學的一種補充，填充了一些力學領域的空白，提出了一些新的理論，使得整個力學的體系更加的完整。但是，建筑力學不只是力學，它也是建筑學，因此，兩者之間不是包含關系，更多的是交叉關系，有相通的部分，但也有許多地方不一樣，不能一概而論。比如說力學的原理可以解釋高溫氣體、氣體激光器和核物理等領域的科學問題，但是相反的，這些卻是建筑力學的局限性。

三、力學在土木工程實踐中的應用實例

我國有一項從古代開始就是聞名世界、領先世界的建筑技術，那就是關于修建石拱橋的技術。石拱橋，顧名思義就是利用石塊通過一些技術搭建起來的拱橋，雖然這些石拱橋都是使用簡單的石塊堆積而成，但是其中卻蘊含了許多的力學原理。我們可以根據一些相關的力學原理計算得知，這些橋梁中每一塊石頭的受力情況，從而計算出每塊石頭的受力值，將橋的承重控制在受力范圍內，這樣就可以選擇合適的石料、面積以及經濟化的考慮，修建出美觀、科學、經濟的石拱橋。

四、力學解析計算方法

在土木工程的建設過程中，建立的力學模型大多是平面問題，空間問題基本上很少而且也過于繁瑣。力學的解析計算方法根據不同的計算對象的差異性有著不同的計算方法，大多數工程結構都可以進行平面結構的簡化計算。在計算的過程中首先考慮的是基本假設的問題，它是力學計算的基本建立依據，在工程建設中，針對不同的材料力學和結構力學，有著不同的計算假設，為了減少外部因素的影響，在進行力學解析錢做出基本假設，能夠加快力學的計算。另外，內力和位移是重要的物理基礎知識，在工程方面也有重要的作用，很多的力學解析方法都在內力和力學的基礎上建立的，從而形成了力法和位移法。其中，力法是最原始、最傳統的計算方法，比較符合人們的思維習慣，為人們所廣泛運用。而位移法則是一種以位移為未知量的力學解析計算方法，總的來說，位移通常被人們所淡忘。但是，隨著時代的進步，科學技術的發展，現在各種建筑結構的設計規范都以設計強度為基礎，也就彰顯了位移法的重要性。結構力學中位移法的計算思想相對于其他力學來說具有較大的難度，主要是不能確定固定基，建筑結構處于一個空間立體中，所以，在整體上加大了對力學解析的計算難度。

五、力學在建筑領域內的發展

整個建筑力學的理論都是脫胎于力學的原理，并且從多方面將力學原理在建筑領域進行闡述，這就使得建筑力學成為建筑領域不可或缺的一門學科。但是建筑力學也不只是與力學原理有關，它還與其他許多領域像關聯，如流體力學、爆炸力學以及彈性力學等?？偠灾ㄖW對于建筑領域的適用范圍十分廣泛，滲透到建筑工程的每一個方面。

六、內力的計算

在內力的計算方面要結合物理力學的計算方法，例如：材料力學、結構力學等方法計算。針對不同的建筑結構有不同的計算方法，同時，建筑構件的不同也影響著內力的計算。一般來說，在力學的假設下，結合力學的理論知識，針對不同的材料的餓特殊性差異還采取合理的材料參數，最后帶入力學公式，計算內力。

七、結語

建筑的發展離不開物理知識的運用，更是與力學息息相關。相關的力學基礎理論知識能夠促進建筑行業的發展，為建筑行業帶來很多便利，避免不必要的困難。同時，力學的物理知識也告訴我們，沒有物體之間共同受力的支撐點，就不能建造出那么多的優秀建筑物和構筑物，而且建筑結構也存在較大的危險性，所以，建筑的發展離不開力學的支持。而力學原理與建筑力學的結合，也是發展現代高科技建筑的必然趨勢，它們互相替代，互相促進，互相發展。相信有了力學的支撐，建筑工程會越走越遠，會有越來越多優美堅固的建筑屹立在東方大陸上。

參考文獻：

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