建筑力学在建筑工程中的应用

建筑力学在建筑工程中的应用

田飞 1 张丹丹 2

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摘要：随着经济水平的持续增长，建筑行业作为市场经济中的重要组成部分取得了明显的进步。建筑结构的创新和研究为人们的生产生活提供了便利的发展条件，广泛应用于社会各个发展阶层。从建筑工程的发展趋势来看，力学的研究与建筑工程的应用是相互联系、密不可分的，要不断完善力学设计理念，对建筑工程中的细节问题进行研究探索，创新制定出更加全面的建筑实施方案，才能够促进建筑行业的质量发展，从而带动我国经济效益的最大化。

关键词：力学；建筑工程；应用

前言：当然，在古代当时还没有明确建筑力学这一专业名词，更谈不上建筑领域中这一分支，但其基本设计的理念却被古罗马人所应用，他们对拱券的设计处处体现这合理而严谨的构思，充分考虑拱券的受力，考虑其传力，充分体现设计者比较完美的构思。而建筑力学在当今建筑领域得到广泛的应用，主要体现于建筑设计的外形美观，结构科学合理，经济适用，美观。因此，在当今建筑领域，可以充分利用建筑力学的基本原理从事建筑结构的设计，通过对其结构做出合理的分析判断，分析其严谨优美的建筑物，凸显建筑力学的内在魅力。

一、力的概念

“力学”是物理学中涉及到的重要概念，指的是物体间的相互作用。当一个物体受到来自其他物体的作用时，物体所获取的速度及出现的变形都称为“力”。在力学范围中，将物体出现的形状及体积变化称为形变，将物体出现的速度变化，如速度大小及方向发生改变，都称为运动状态发生变化。力是物体或物质间的一种相互作用，因而当物体受到来自力的作用时，也一定存在另一个物体对其施加的作用，前者是受力物体，后者为施力物体。只要出现力的作用，就一定会有受力物体与施力物体，且施力物体本身也是受力物体，受力物体也是施力物体。力是无形的，是我们在不断的生活实践中建立起来的一个概念。

二、建筑力学在建筑领域应用的价值

建筑设计理念更新速度如此迅猛，尤其在当代中国，建筑形式纷繁复杂，再加巨大的人口压力，建筑实施日趋完善与完美，因此，在做建筑设计时，既关心建筑是否符合“适用，经济，美观”三个基本原则，还考虑建筑实施的结构是否合理，建筑的实用性如何等。作为建筑物设计者来说，建筑力学正是可以使建筑设计更加合理，更加经济适用，在当今的建筑物风格设计中，展现了其新的魅力。建筑力学在建筑领域方面的应用，其通过对结构、材料的分析，了解其性能，并作出了合理的结构设计，如同拱券的设计那般，达到最优的设计，应用价值值得我们去探索。

三、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。

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。

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、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。

四、力学在工程中的具体应用

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。

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。

参考文献：

[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（中旬刊），2014（2）.

[2]郭海青.建筑力学在建筑艺术发展中的体现[J].中学物理教学参考，2015（3）.

[3]李凯凝.力学在建筑工程中的有效应用分析[J].低碳世界，2016，22：153-154.