力学在建筑工程中的有效应用分析

李凯凝（湖南省益阳市一中1404班，湖南 益阳413000）

力学在建筑工程中的有效应用分析

李凯凝（湖南省益阳市一中1404班，湖南 益阳413000）

在建筑工程中，联系最为密切的是力学，可靠的力学与结构能够确保建筑物安全和实用，现代建筑规模不断扩大，层数也在不断地增加，这对建筑的抗震能力和抗风能力等，都提出了更高的要求，只有让建筑力学得到保证，才能促进建筑行业的发展和完善，本文主要对力的概述、建筑中的力学以及就简单的实例分析了力学在建筑工程中的应用。

力学；建筑工程；有效应用；分析

1 引言

建筑行业的发展和建筑力学具有重要关系，对实现现代化建筑产生了重要影响。任何一座建筑在建筑初期，都必须经过多次试验和评估，否则将会对建筑造成严重损失。如何实现经济型建筑已经成为工程建立的核心，特别是工程中的安全因素和外部因素等，都是指的关注的焦点。

2 力学的相关概述

“力”是物理学中一个非常重要的因素，表示物品和物体之间相互运动产生的作用力。当一个物体受到其它物体的作用力之后，获得速度或者发生的形变，则称之为“力”。物体形状和体积发生的变化称之为形变，物体速度大小或者方向的改变，称之为运动状态改变。力作用于相互作用的物体之间。当一个物体在力的作用下发生形变后，我们可以将前者作为施力物体，后者称之为受力物体。所以只要存在力，就肯定存在相互作用的两个物体。由于力是相互作用的，所以，施力物体也是受力物体，受力物体也是施力物体。

3 建筑工程中的力学

在建筑工程的发展过程中，力学与建筑关系密切，不可分离。因此，要想建成实用、优秀的建筑，必须有可靠的结构和力学的分析。换言之，现代建筑的快速发展具有重大意义，不可忽视。在建造每一幢建筑物时，都要反复验证，认真评估其安全性，避免造成严重的损失。

3.1 建筑结构的合理性

在建造建筑物时，最关键的是能够在工程建设的具体情况中科学、合理的选取节省材料的、合适的结构方式。在建筑施工中安全问题是最关键也是最重要的问题。在具体设计中，要充分考虑整体结构、外部的环境、有线单元的框架、静力分析等各个方面的因素。例如：在建造高层建筑物时，要充分做好防震设计工作，有些建筑为了使防震装置更加美观，在地震发生时，因为增加了高层建筑物因增大摇摆力度而造成的非常大的剪切力，这就使得建筑物在地震发生时底部支撑会造成一定的断裂现象发生，从科学的角度分析，这种设计并不合理，所以在地震发生时，这种设计并不能有效地抵抗地震造成的挤压力，并且可能会致使大楼的坍塌及板块的脱落，这也充分说明在我国的建筑行业中存在很多不科学，不可行的现象，综上考虑，在现代建筑工程中，设计者不能过分追求外形的美观而忽略了使用功能，应当从力学的角度更好的考虑建筑工程的安全性。

3.2 建筑材料得当

在建造过程中的材料对建筑物的性能和质量具有基本的影响，从建筑材料方面看，材料不同，破损状况、稳定性、刚度、强度都是不同的，所以，在建筑工程的应用过程中要利用计算机进行各种实验的模拟运行，保障了建筑材料在施工过程的安全使用。在建筑施工过程中，应当把采用尽可能少的建筑材料建成最安全，最可靠的建筑物作为建筑行业的最高目标。具体来讲，建筑工程施工过程中利用力学结构模型来进行分析，对抗弯能力、抗压、弹性性能负载和等进行分析，特别对拉杆和钢结构进行检测。由此看来，它们都会对施工过程带来重大的影响。所以，每一个项建筑工程在施工前一定要严密分析各种情况，包括可能发生的问题，数据等，在认真分析后才能找出合理正确的解决方案。

3.3 实际环境考察和评估

在建筑工程施工过程中，对工程中的实际情况科学的分析、考察。例如：土地层与高山的分布，平原和高原不同，冷湿，雨水，地震，风力等自然因素的考量，必要时要考虑到人文的需求，具体来讲，有些建筑物会在地下建造商场、地铁，因此在建筑施工时一定要避开易塌方方段和高层。现如今力学已经应用在生活中的各个领域，建筑行业在随着社会的进步快速发展，理论上讲，任何理论都来源于实践，所以，在具体的施工过程中，要有好的方法和理论。

4 力学在工程中的具体应用

4.1 固体力学

建筑工程中力学的应用，有可能会打破连续介质的力学体系和模型，可能会包含一些宏观力学，起到某种微观因素和敏感作用，同时在演变过程中，加强相应的符合材料，基于功能化和韧化的科学层面上。固体力学把磁-电-热-力融为一体，可以有效的转化、控制机械力学的热、磁、电效应，并且可以很好地解决微控制、微工艺、微机械等方面的问题。固体力学属于非线性动力学，可以在某种程度上丰富力学概念和非平衡统计学。目前，由于计算机技术的迅猛发展，分子动力学等微观的复杂结构、模拟方法的仿真分析能够极大地促进工程设计和固体力学上的进展和发展。总而言之，固体力学在不断的发展中，一定会推进工程科学和技术的发展和进步。

4.2 建筑设计

美观、经济、适用的建筑物是建筑师所追求的设计目标，可以说，经济、适用、美观的建筑物需要具备艺术、美学等众多方面的理论知识，包括建筑力学和结构方面的内在知识，以便于在建筑结构的设计工作中可选择较为合理的结构形式，并且能够在经济、安全的前提下，实现较为完善的建筑构思，最终体现力与美的相互结合。对于建筑工程师而言，需要做好建筑工程中的各个协调工作，在设计初期确定承重结构，并且还应该向建筑结构工程师提出合理的结果要求，结构工程师在整个设计的过程中应尽可能对结构进行研究。具体而言，建筑中建设展览馆、层高、跨度等方面，都需要用到相应地力学结果，并且应用到的力学是基础力学。

5 建筑力学发展中的实例简析

所有满足受力和受力规律的一切学科都可以称之为力学。力学表示自然学科中的数学、天文学、物理学、地理学和生物学内容，涉及的范围非常广泛。人们最初对力学的研究，主要从一些自然现象和劳动经验中获得。从新时期时代改变巢居穴到17世纪的土木时代的发展，给力学建立了发展基础。古希腊时代阿基米德研究了杠杆的平衡和水中物体受到浮力之后，中心位置的改变，利用一定的原理对自己的研究进行了确定。随着社会的发展，很多建筑开始建立起来，成为了古代建筑文明的主要组成部分。

土木工程在17～20世纪得到了快速发展，已经从原先凭借经验的方式中跳出来，形成了比较确定的理论。在建筑业的发展中，人们利用杠杆、斜面等物体，对物理受到的力进行了详细认知，牛顿和伽利略所阐述的力学原理，为近代土木工程的发展鉴定了基础，土木工程开始在此基础上顺利发展起来。法国是土木建筑发展最迅速的国家，早在1716年的时候，法国就已经建立了道桥部队，开始培养一大批优秀建筑师。但是当时的法国和古代罗马时期的人一样，对建筑结构尺寸大小的把握都是通过经验和主观判断形成的。

在贝塞麦转炉炼钢法形成之后，土木建筑得到了迅速发展，很多的土木工程开始广泛地应用到钢材中，促进了土木工程的迅速发展。在18世纪发生了大型工业革命，此次革命给土木工程的发展提供了很多比较实用的建筑器材和施工机械。随着波特兰水泥的形成，很多美观的工程结构和混泥土建筑给建筑物的发展注入了新鲜活力，在19世纪初期，土木工程了得到了新发展，开始形成完整的土木施工技术和结构设计理念。

在第二次世界大战结束之后，随着社会生产力水平的提升，土木建筑开始进入了新的发展阶段。土木工程在第二次世界大战之后的前20年一直进行规模扩展，在后20年主要渗透先进科学技术。规模非常大已经成为当时的主要代表。例如，美国的西尔斯建筑大厦高度达到了442m；加拿大的多伦多电塔高度在553m；英国的亨伯桥跨度在1410m；日本的函海底隧道长约53.83km；中国建筑的杨浦大桥跨度在602m的斜拉桥上。这些建筑工程的主要特点是功能化、城市立体化、和交通迅速化，和社会经济发展非常适应，可以满足土木工程发展材料、建筑设计等的需求。

6 结语

总而言之，建筑行业的发展和建筑力学具有很大联系，对现代建筑的发展具有很大的意义。一座建筑物在建筑前，必须仔细利用实验进行验证。在力学帮助下，人们可以准确地掌握建筑结构的形式和特点，对工程建筑做仔细全面地计算和方案的准备。例如，建筑青藏铁路的时候，为了防止铁路地基发生冻结，可以在地基中插入很多散热棒进行缓解，减少因为路面塌陷造成铁轨受力不均衡现象发生。

[1]刘 昶.浅析力学在建筑工程中的有效应用[J].中小企业管理与科技旬刊，2014（5）：102～103.

[2]李连清.浅析力学在建筑工程中的有效应用[J].文摘版：工程技术，2015（8）：280.

[3]杨雅新.建筑力学在建筑工程中的应用[J].科技创新与应用，2016（10）：89.

TU31

A

2095-2066（2016）22-0153-02

2016-7-13

李凯凝（1999-），男，高中，湖南省益阳市一中1404班学生。