建筑力學(xué)在建筑工程中的應(yīng)用

彭 望

(湖南建筑高級技工學(xué)校， 湖南 長沙 410000)

建筑的設(shè)計(jì)與施工工作中，由于建筑本身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，于是在建筑的設(shè)計(jì)與施工過程中，需要遵循一定的原理，保證建筑結(jié)構(gòu)的完整性與科學(xué)性，從而提高建筑整體的使用性能和安全性能。

1 力學(xué)的概念

在物理學(xué)領(lǐng)域，力學(xué)指的是物體間的相互作用及一個(gè)物體受到力的作用后，一定有另外的物體施加這種作用，前者是受力物體，后者是施力物體，兩物體之間的作用力和被作用力是相互的，所以，力學(xué)原理貫穿了物理學(xué)的所有領(lǐng)域，是整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ)。

2 建筑力學(xué)的介紹

屬于力學(xué)中的一個(gè)范疇，指的是應(yīng)用于建筑工程中的力學(xué)相關(guān)理論，建筑力學(xué)主要包括材料力學(xué)、理論力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)三個(gè)部分。其中材料力學(xué)主要是研究材料的形狀、密度、穩(wěn)定性、強(qiáng)度等性質(zhì)在外力作用下的最大極限；理論力學(xué)研究物體在受力狀態(tài)下的平衡問題和狀態(tài)；結(jié)構(gòu)力學(xué)，主要研究工程結(jié)構(gòu)，受力和傳力的規(guī)律結(jié)構(gòu)還受到力的作用下發(fā)生的改變及其相關(guān)規(guī)律，進(jìn)而研究其結(jié)構(gòu)優(yōu)化。可以說建筑力學(xué)順利力學(xué)的基本原理為基礎(chǔ)做出的進(jìn)一步擴(kuò)展。

3 力學(xué)應(yīng)用于建筑工程時(shí)的注意因素

3.1 材料選擇

在建筑的設(shè)計(jì)與施工工作中，針對不同的建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格和要求，建筑的結(jié)構(gòu)和施工材料也要進(jìn)行相應(yīng)的變化，設(shè)計(jì)出最合理的結(jié)構(gòu)、應(yīng)用最合適的建筑施工材料，這樣才能保障建筑的施工質(zhì)量和安全。在選擇建筑施工材料時(shí)，根據(jù)建筑的設(shè)計(jì)風(fēng)格和功能用途，針對性地選擇，要保證施工材料能夠發(fā)揮出最大的功能價(jià)值。一般來說建筑材料可以被分為塑性材料和脆性材料，相對來說，塑性材料的彈性和應(yīng)力條件比較好，在使用的過程中，其大體的應(yīng)力變化可以被分為彈性階段、塑性階段、強(qiáng)化階段和破壞階段，在不同的階段，材料的性能和使用條件也會有相應(yīng)的不同，所以在使用塑性材料時(shí)，需要對材料的性能進(jìn)行更加深入的研究，保證其能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。由于塑性材料本身的應(yīng)力變化是一個(gè)緩慢的過程，所以在將其應(yīng)用于建筑的施工時(shí)，需要對材料的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)，將材料應(yīng)用于建筑的施工結(jié)構(gòu)中，保證建筑的安全性。

3.2 環(huán)保材料的應(yīng)用

我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，也帶來了比較嚴(yán)重的環(huán)境和生態(tài)問題，我國的建筑在施工的過程中會產(chǎn)生大量的能源資源浪費(fèi)，也會給生態(tài)環(huán)境帶來極大的負(fù)擔(dān)，進(jìn)入21世紀(jì)之后，我國實(shí)行了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，要求實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益的協(xié)調(diào)發(fā)展，于是我國的建筑行業(yè)就迎來了變革，為了滿足可持續(xù)戰(zhàn)略發(fā)展的需求，建筑行業(yè)在發(fā)展的過程中，也采取了一系列的節(jié)能減排措施，其中就包括了綠色環(huán)保材料的應(yīng)用。使用綠色環(huán)保材料進(jìn)行建筑工程的施工，極大地減少了建筑垃圾的產(chǎn)生，從而減小建筑對環(huán)境和生態(tài)造成的破壞。因此我國的建筑行業(yè)在發(fā)展的過程中，需要考慮到節(jié)能環(huán)保的要求，使用節(jié)能材料為人們提供環(huán)保的居住環(huán)境的同時(shí)，也促進(jìn)建筑行業(yè)綠色健康發(fā)展。

3.3 結(jié)構(gòu)選擇

建筑力學(xué)的相關(guān)理論是與建筑行業(yè)的建筑結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系的，所以在將建筑力學(xué)的理論應(yīng)用于建筑工程中時(shí)，需要對建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和選擇，在現(xiàn)行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮其是否符合建筑力學(xué)的相關(guān)原理，也就是建筑結(jié)構(gòu)是否安全可靠。比如在選擇梁的截面時(shí)，梁本身的強(qiáng)度由正應(yīng)力強(qiáng)度控制，梁橫截面上的正應(yīng)力，與抗彎截面的模量成反比，所以在進(jìn)行梁的結(jié)構(gòu)選擇時(shí)，為了能夠減輕梁的自重，同時(shí)也為了節(jié)省材料，需要在滿足梁截面抗彎模量的前提下，選擇合適截面的形狀，一般來說，橫截面相同時(shí)，兩端彎曲，中間彎曲小，多使用工字形截面，對于矩形截面來說，豎放更加合理，而環(huán)形截面比圓形的截面合理，所以在進(jìn)行橫梁的截面選擇時(shí)，要根據(jù)橫梁的使用要求和功能性，選擇合適的截面形狀和結(jié)構(gòu)方式，使其結(jié)構(gòu)更加合理、安全性更高。即使是相同結(jié)構(gòu)的梁，使用不同的材料也會產(chǎn)生不同的功能效果，塑性材料，由于其本身的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力相同，適合制作成對稱的截面形狀；脆性材料，由于本身的抗拉性小于抗壓強(qiáng)度，所以適合做成不對稱截面，然后在梁的安裝過程中，不同材料制作的梁，在安裝時(shí)也需要采取一定的措施保證結(jié)構(gòu)的受力均勻，達(dá)到結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)。

3.4 力學(xué)在建筑學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例

在我國的建筑行業(yè)中，石拱橋作為比較突出的一種建筑形式，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在我的建筑中屬于比較先進(jìn)的一種，畢竟只是通過簡單的石塊堆砌，橋梁便可以保持穩(wěn)定性和安全性，所以在石拱橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了建筑力學(xué)的相關(guān)原理。下面，就針對石拱橋結(jié)構(gòu)中的力學(xué)平衡相關(guān)原理進(jìn)行分析。

圖1是經(jīng)過簡化的石拱橋結(jié)構(gòu)圖，其中的1號和4號用于連接地基，2號和3號用于石塊間的連接，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析時(shí)，主要是針對1號和2號進(jìn)行分析，因?yàn)?號和4號的受力情況與1號和2號完全對稱。

上圖是1號石塊與2號石塊的受力分析簡圖，通過計(jì)算能夠得知，每塊石塊之間的施力和反作用力的大小，得到每塊石塊的最大受力值，從而在橋梁的施工過程中，將每一個(gè)石塊的受力情況進(jìn)行計(jì)算和分析，將其控制在范圍之內(nèi)，就能夠保證整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

力學(xué)是物理學(xué)中最基礎(chǔ)的理論，在我國的眾多行業(yè)中都有應(yīng)用，其中建筑行業(yè)在設(shè)計(jì)與施工的過程中，需要考慮到建筑力學(xué)的相關(guān)原理，保證建筑的結(jié)構(gòu)安全合理，因此，在建筑行業(yè)的發(fā)展中，需要將建筑力學(xué)應(yīng)用到其中，提高建筑行業(yè)的質(zhì)量。

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[2]王玉.淺析建筑力學(xué)在建筑工程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代職業(yè)教育,2017(33):26.

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