淺談力學在建筑工程中的應用*

魏永鍵（蘭州交通大學博文學院，甘肅蘭州730101）

建筑對人類文明的發展起到了重要的推動作用，也為人類生活提供了舒適的居住環境。在進行建筑工程設計施工時，最主要的原理便是力學原理，這是所有建筑工程設計施工時必須考慮到的因素。工程設計人員必須充分掌握建筑力學知識才能進行建筑工程設計。了解建筑物中各個構件互相作用的情況、承載能力以及傳力途徑等是非常重要的，這對于建筑設計的安全性、穩定性、耐久性以及建筑工程的施工質量等都起到了非常關鍵性的影響。所以，建筑工程的設計、施工等離不開力學的應用。

1 力學相關內容論述

1.1 基礎內容

力學是物理學的一個分支，也可以作為獨立的一門基礎學科，主要研究能量和力以及它們與固體、液體及氣體的平衡、變形或運動的關系。現代力學由靜力學、運動學、動力學組成，靜力學主要研究在靜力條件下力的平衡以及物體系的平衡；運動學主要研究運動物體在運動時位置的變化規律；動力學主要研究力與運動的關系。力學的建立和發展來源于人類的生產實踐，經過漫長的時代，力學定律都通過了生產實踐的驗證。在人類的生產生活中，力學可以幫助我們解決很多實際問題，特別在建筑工程領域，力學的使用更為重要且廣泛。

1.2 與建筑力學的關聯性

根據建筑工程實例總結力學在建筑工程中的實際應用，主要由以下幾部分構成：①結構力學，主要研究內容是針對建筑工程的結構受力情況、結構的組成規律、結構間傳力規律來進行內力的計算，進而為建筑結構的設計打下基礎；②理論力學，其主要內容圍繞物體在受力情況下，如何進行結構優化才可以維持力學平衡狀態；③材料力學，其主要研究內容圍繞不同種類材料所能承受的外力情況。三種類型的力學研究計算在建筑工程中稱為建筑力學，在實際應用中，建筑力學會與建筑組一個整體結構，而涉及的內容需要契合力學中的基礎要求，在滿足強度和安全性要求的基礎情況下，可以減少施工成本和施工材料的使用，進而提升施工內容所帶來的綜合效益。而且建筑力學在研究中，也會對結構相互之間關系展開分析，同時也會利用力學內容進行分析，以滿足相應的要求。需要注意的是，力學和建筑力學之間屬于兩個學科，其中還有許多不能相互解釋的內容，不能對兩者內容進行混淆。

2 力學在建筑工程中的具體應用

2.1 材料力學

從目前的應用情況來看，材料力學在建筑工程應用非常廣泛，例如鋼結構建筑的焊縫強度計算，截面的選擇，承載力的計算等都要用到材料力學基礎知識。在建筑工程施工過程中，工程施工材料、建筑工程面積等內容都需要滿足承載力以及地基基礎等的要求，并且波動范圍也需要控制在合理范圍內，以滿足整體結構的穩固性要求。例如，在高層建筑工程施工過程中，需要對承重墻、梁結構的可承受壓力進行計算，同時也需要均衡受力之間的關系，使其可以達到既定的承載力要求。另外，在建筑工程竣工時，也需要做好此方面應用數據的驗收工作，并且也需要綜合考量質量穩固性，使其可以達到相應的質量標準。

2.2 結構摩擦力

隨著時代的發展，建筑工程飛速發展，結構摩擦力在建筑工程中也開始應用。在建筑工程施工過程中，需要使用到許多大型結構，如裝配式構件、鋼筋籠等，這些內容都需要滿足摩擦力的基礎要求，并且波動范圍也需要控制在合理范圍內，使結構可以順利完成裝載，轉移到指定位置。例如，在裝配式建筑工程施工過程中，需要對裝配式樓梯、裝配式梁結構的自重、吊裝時力的分布等內容進行計算，同時也需要均衡受力之間的關系，使吊裝過程可以達到既定的施工要求。另外，在建筑結構吊裝時，也需要做好此方面的監督管理工作，查看結構相互之間的穩定性，是否存在松動、脫落的情況，及時對問題進行處理，使其可以達到相應的質量標準。

2.3 結構重力

力學在建筑工程結構重力方面也有著非常好的應用。在建筑工程施工過程中，需要使用到許多質量較大的構件，如梁結構、樁結構等，這些內容都會產生較大重力，底部結構則需要滿足承重的基礎要求，波動范圍也需要控制在合理范圍內，使結構可以處于穩固狀態。例如，在建筑工程施工過程中，許多建筑工程配件都以混凝土為主，混凝土自重較大，需要在前期安裝時，對自重內容進行計算，同時也需要均衡受力之間的關系，使施工結果可以達到既定的施工要求。另外，在建筑結構安裝時，也需要做好結構重力內容的調試工作，借此來滿足結構相互之間穩定性的基本要求，達到相應的質量標準。

2.4 理論力學

力學在建筑工程理論力學方面也有著非常好的應用。在建筑工程施工過程中，所用到的理論力學可以細分為靜力學理論、動力學理論和運動學理論三類。以靜力學理論為例，在結構研究過程中，這些結構相互之間需要維持比較穩定的靜力狀態，即使出現了動力摩擦，但是波動范圍也需要控制在合理范圍內，使結構可以處于穩固狀態。例如，在建筑工程施工過程中，會使用到許多的結構配件，結構配件相互之間會處于靜力平衡的狀態，同時也需要做好相應的計算工作，均衡受力之間的關系，而且還需要查看結構是否存在應力集中的情況，及時做出相應調整，滿足結構穩定性要求。

2.5 固體力學

力學在建筑工程固體力學方面也有著非常好的應用。在建筑工程施工過程中，所用到的固體力學是指介質所受外部作用后的影響情況，如溫度、外力作用等，也可以將該內容細分為彈性力學、塑性力學和材料力學，以彈性力學為例，在結構研究過程中，這些結構相互之間也保持著彈性模量的穩定性。例如，在建筑工程施工過程中，許多結構件相互之間保持著彈性平衡，同時需要做好相應的計算工作，均衡受力之間的關系，對于結構彈性模量進行梳理，做好力學穩定性的調整處理，使結構可以滿足穩定性要求[1]。

2.6 流體力學

力學在建筑工程中除了在上述方面的應用，流體力學在建筑工程的施工中也起著非常重要的作用。在建筑工程施工過程中，所用到的流體力學是指物體受液體影響所產生的力學內容，如浮力、承壓力等。在結構研究過程中，這些結構相互之間需要維持在穩定范圍內，達到既定要求。例如，在建筑工程施工過程中，許多結構件會受到地下水產生的浮力作用，基于此需要做好相應的計算工作，均衡受力之間的關系，以此為基礎來完成抗浮設計，或者利用降水井來完成降水作業，使結構力學可以維持在非常穩定的狀態，可以滿足穩定性要求[2]。

3 力學在建筑工程中應用時的注意事項

3.1 材料選擇

為了滿足建筑工程的作業要求，需要做好設計內容的優化處理，這也是施工材料選擇過程中需要著重關注的內容。在具體的選擇中，需要對建筑工程本身的設計風格、建筑功能、具體用途進行考量，從而進行施工材料的有序選擇。目前在建筑材料的選擇中，所應用到的材料種類包括塑性材料和脆性材料，前者在應用中具備良好的彈性應力條件，可以抵消部分外力影響，使結構更加穩固；后者則具備良好的剛性，可以確保結構外形穩定性。在實際選擇中都會結合實際情況進行選擇，以滿足建筑工程力學的相關要求[3]。

3.2 結構選擇

在力學理論的應用中，還需要做好結構選擇的相關性內容。在實際應用過程中，需要基于力學理論來優化結構設計內容，如結構橫截面、正應力情況、抗彎截面等。以梁體結構為例，在對其進行優化設計時，結構與抗彎截面之間正應力呈現反比關系，同時穩定性也和截面正應力呈正比關系，基于此在實際應用中來選擇最為恰當的結構，同時也需要合理配置梁結構的支座、適當降低梁結構的自身重量，在滿足結構穩固性的基礎上，減少施工材料的使用量[4]。

3.3 環保材料應用

除了上述提到的應用內容外，在實際應用中，還需要注重環保材料的應用。在實際應用中，需要對環保材料的經濟效益、生態效益進行綜合考量，基于此來匹配恰當的環保材料。而且環保材料在具體地應用過程中，也需要對材料抗震性能、力學性能、經濟性能進行分析，同時搭配著合理的施工計劃，細化施工過程中需要注意的內容，從而減少建筑垃圾的出現，避免環保材料對周圍生態環境帶來負面影響，從而促建筑進行業經濟的健康發展[5]。

4 結束語

綜上所述，建筑工程運用力學理論進行結構的設計以及施工，通過對工程結構優化設計、材料的選擇、力學基礎的計算等，不僅可以優化建筑設計的細節構造，優化建筑材料的選擇，而且能夠加快建筑工程的作業進度，提高建筑工程的施工質量，達到力學最終服務于建筑工程的目的。