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摘 要：随着人类社会的进步和发展,人类逐渐从建筑建构和实践中总结经验,发展成现代的力学理论与方法.这些理论和方法几乎被应用到了所用领域.建筑的发展和力学是不可分的,可以说没有可靠的力学与结构分析就没有安全而又实用的优秀建筑.尤其是对于现代建筑的意义更为重要,每一座好的建筑建造前都要通过很多次的实验验证.

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关 键 词：力学土建工程建筑力

1力的概念

“力”作为物理学中一个十分重要的基本概念,是指物体之间的相互作用.当一个物体受到其他物体的作用后,物体获得速度或者发生的变形我们都称之为“力”.在力学的范围内,我们将物体形状以及体积的变化称之为形变,而将物体的速度变化（包括速度大小以及方向的改变,即产生加速度）称之为运动状态的变化.力作为物体或物质之间的相互作用,当一个物体受到力的作用后,一定存在另一个对其施加这种作用的物体,我们将前者称之为受力物体,而后者则成为施力物体.只要存在力的作用,就一定存在受力物体和施力物体,并且施力物体也是受力物体,而受力物体也是施力物体.力是看不见摸不着的,是由人们在长期的生活实践中逐步建立起来的.

2建筑力学的任务

建筑力学的任务就是：使所设计的建筑必须是一个结构,且其结构构件（主要是杆件）要既安全可靠（即满足刚度、强度、稳定性的要求）又尽可能地节约使用原材料,以达到最大经济.

3建筑力学的研究对象

建筑力学的研究对象为建筑（工程）结构和构件.结构：建筑物中承担荷载的体系（承重骨架）.如：梁柱体系、板壳体系、网架体系、水塔、桥梁、土坝、挡土墙等.构件：组成结构的各单独部分.如：基础、柱、梁、屋面板等.

4建筑力学在建筑设计中的作用

建筑师要设计出适用、经济、美观的建筑物,必须具备美学、艺术、生成等各方面的理论知识.其中包括建筑力学和结构方面的知识,以便在建筑设计工作中能够选择合理的结构形式.在安全和经济的前提下,实现自己的建筑构思,体现力与美的完美结合.

建筑师要在各专业工程师之间做好协调工作,在初步设计阶段作出选用何种承重结构的决定,向结构工程师提出合理的结构要求,在整个设计过程中与结构工程师共同研究和解决建筑和结构之间可能出现的矛盾.

例如：要建造一栋展览馆.当场地、层高、跨度等确定后,屋架选用什么形式、哪些位置放置梁等问题,都要用到结构的知识,而结构受力知识的基础是力学.

5建筑力学的发展过程及应用实例

一切研究对象受力和受力效应的规律和应用的学科总称就是力学.所谓的七大自然科学是指力学、数学、天文学、物理学、化学以及地理学和生物学.

力学最早是起源于观察自然现象以及在生产劳动中的经验.从新时期时代开始改善巢居穴的条件开始,一直到17世纪中叶前是土木工程从萌芽到发达的时期,这个时期奠定了静力学也就是平衡理论的基础.古希腊的阿基米德系统研究了杠杆平衡、水中物体重心位置受到的浮力等,并且对他们的基本规律进行了进一步的确定.随着古代文明的发展和社会进步不断的创造的无数伟大的工程建设,已经成为灿烂古代文化的重要组成部分.

土木工程从17世纪中叶一直到20世纪的三百年间得到了迅速的发展,不仅脱离了经验阶段,同时还形成了学科的理论体系.在建筑以及灌溉的劳动过程中,人们通过使用杠杆、斜面以及汲水等器具逐渐积累了对物体平衡受力的认识,而伽利略和牛顿所阐述的力学原理是近代土木工程发展的起点.土木工程作为一门学科,也是逐步建立起来的,而其前驱是法国.为了培养建造道路、河渠以及桥梁的工程师,法国于1716年成立了道桥部队,1720年成立了交通工程队,并且在1747年创立了巴黎桥路学校.但是当时的工程师与古罗马时代的人们一样,对于构件的尺寸仅凭借经验和臆断进行决定.

1856年,发明贝塞麦转炉炼钢法后,土木工程中越来越多的应用到钢材,这也成为土木工程的第二次飞跃.18世纪下半叶发生的规模宏大的产业革命,为土木工程提供了性能优良的建筑材料以及施工机具.随着波特兰水泥的制成,形成美观的工程结构以及混凝土给建筑物带来的新的经济,19世纪20年代土木工程迎来了第三次飞跃,这时的土木工程产生了新的施工技术以及工程结构的设计理论.

第二次世界大战后的40多年间,随着社会生产力的飞跃发展以及出现突飞猛进的科学技术,土木工程也进入了一个崭新的时代.土木工程前20多年的最大特点就是进一步扩大工业化规模,而后20多年则是对土木工程进一步渗透现代科学技术.规模极大的工程成为这一时期的代表,如1974年美国建筑的西尔斯大厦（高443米）、1975年加拿大建筑的多伦多电视塔（高553米）、1980年英国建筑的亨伯桥（跨度1410米的悬索桥,）、1988年日本青建造的函海底隧道（长53.85千米）、1993年中国建造的杨浦大桥（跨度602米的斜拉桥,）.这些工程其特征是工程功能化、城市立体化、交通高速化,适应了社会经济发展的需求,在这些特征的影响下,构成土木工程的材料、施工和设计理论3要素也出现了新趋势,理论研究精密化、材料轻质高强、施工过程工业化.

6结束语

土建工程力学应用是一门研究物体平衡规律以及构件及结构的强度、刚度和稳定性的科学,它涵盖了刚体静力学、材料力学和结构力学的主要内容,土建工程力学应用所研究的问题主要有三类：第一类研究物体的平衡规律：第二类是研究力使物体变形的规律,即研究作用在物体上的力与变形之间的关系；第三类是研究结构的承载能力问题.建造建筑物前,依据学到的分析及计算方法对建筑构件进行受力分析从而确定构件具体尺寸大小、材料及排列,计算后制作的构件能满足,能安全正常使用,不易破坏及产生过大形变,节约材料成本,降低工程造价（经济）.

总结：建筑的发展和力学是不可分的,可以说没有可靠的力学与结构分析就没有安全而又实用的优秀建筑.尤其是对于现代建筑的意义更为重要,每一座好的建筑建造前都要通过很多次的实验验证.如何用最少的材料建造最安全适用的房屋是有一套过程的,通过对建筑模型的力学分析,如它的抗弯能力,弹性性能等.尤其在一些大型桥梁建筑中使用的钢筋结构和拉杆等,在长期的负荷作用下如何保持结构的受力均衡和稳定,在做工程建造前必须有着严密的计算分析及准备方案.例如,在建设青藏铁路时,为了保证铁路地基的长年冷冻状态,在铁路两旁的地基中插入了数千根散热棒,否则地基会由于长期的工作解冻,坍塌裂缝,造成铁轨受力不均,造成不可预计的损失,这些都是要在实际工程中考虑和解决的问题,只有正确地利用力学才能把一座座优美坚固的建筑呈现在大地上.

参考文献：

[1]石立安主编.建筑力学[M].华中科技大学出版社,2011-08-

01.

[2]邹建奇

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