力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用與發(fā)展研究

摘 要：在土木工程中充分利用力學(xué)優(yōu)勢，能夠達到建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、節(jié)約材料等效果?；诖?，在文章中以土木工程為研究對象，分析力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用，從壓力、摩擦力、重力等方面探討土木工程中的力學(xué)應(yīng)用模式。并且分析力學(xué)在未來的建筑領(lǐng)域中發(fā)展前景，以期能夠進一步促進土木工程發(fā)展，實現(xiàn)科技化、高效化的工程施工。

關(guān)鍵詞：土木工程；受力分析；建筑領(lǐng)域

力學(xué)與土木工程具有相互促進和相互發(fā)展的關(guān)系，將力學(xué)理論應(yīng)用在土木工程建設(shè)中，能夠保證土木工程建設(shè)的科學(xué)性，提升工程施工質(zhì)量。采用力學(xué)知識分析建筑各個部件的受力情況，使建筑內(nèi)部達到平衡，這是一種高效的工程建設(shè)方法，因此需要相關(guān)人員對其進行重點關(guān)注和深入研究。

一、力學(xué)與建筑力學(xué)之間的關(guān)系

力學(xué)是物理學(xué)中的一部分，同時也是一門基礎(chǔ)學(xué)科。力學(xué)可以劃分為重力、阻力、支持力、摩擦力等，力學(xué)來源于生活，因此利用力學(xué)自然能夠解決人們在實際生活中存在的問題。建筑力學(xué)屬于土木工程建設(shè)中的基礎(chǔ)，其中主要包括理論力學(xué)、材料力學(xué)以及結(jié)構(gòu)力學(xué)構(gòu)成，以上三部分都是在力學(xué)基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。反過來看，力學(xué)的良好發(fā)展，與建筑工程也有著緊密的聯(lián)系，例如，在極端條件下，部分問題無法采用實驗的方式證明，這一過程就可以應(yīng)用力學(xué)原理，確定土木工程中包含的力學(xué)問題，促進我國力學(xué)理論的發(fā)展。由此可以看出，力學(xué)原理屬于建筑力學(xué)的基礎(chǔ)，建筑力學(xué)是在力學(xué)原理基礎(chǔ)上形成的，同時也是力學(xué)原理的補充。二者屬于交叉學(xué)科，相互影響卻又相獨立，不能將二者混為一談。

通過以上分析能夠看出，力學(xué)與建筑力學(xué)之間，是相互促進和相互發(fā)展的關(guān)系，在力學(xué)的基礎(chǔ)上研究建筑結(jié)構(gòu)的受力情況，能夠保證最終分析結(jié)果的準確性，一旦脫離力學(xué)知識，那么建筑力學(xué)也無法得到有效應(yīng)用。

二、力學(xué)在土木工程中的發(fā)展

（一）建筑理論力學(xué)

建筑力學(xué)理論是建筑知識中的基礎(chǔ)內(nèi)容，建筑結(jié)構(gòu)要想保持穩(wěn)定，就需要利用力學(xué)知識確定其受力情況，隨著時代的發(fā)展，人們逐漸認識到力學(xué)知識在建筑中的重要性，并將其與建筑專業(yè)相互結(jié)合，形成了以下幾種力學(xué)理論，建筑理論力學(xué)屬于建筑力學(xué)中的基本內(nèi)容，同時也是力學(xué)研究中的基礎(chǔ)，通常情況下可以將其分為三種。第一種，運動學(xué)。第二種，靜力學(xué)。第三種，動力學(xué)。靜力學(xué)重點對平衡狀態(tài)中的物體展開研究，確定建立平衡條件的方式，靜力學(xué)能夠?qū)αW(xué)中的受力分析以及力學(xué)簡化方式展開研究，利用合成、分解等方式，保證物體在受力過程中的平衡。例如，在受力分析的過程中，利用平行四邊形法則、三角形法則以及正交分解法等，確定物體的受力方向，計算物體的受力情況，除此之外還可以使用力學(xué)原理以及牛頓定律等。動力學(xué)主要對機械運動的物體展開研究，確定運動與受力物體之間的關(guān)系，將牛頓運動定律和萬有引力定律作為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)物體機械運動研究。

（二）建筑固體力學(xué)

固體力學(xué)主要針對固體的機械性質(zhì)展開研究，其中包括固體介質(zhì)在各種條件下的表現(xiàn)，例如對外作用力、溫度以及形變中的表現(xiàn)等。通常情況下，可以將建筑固體力學(xué)分為材料力學(xué)、彈性力學(xué)以及塑性力學(xué)等內(nèi)容，固體力學(xué)與力學(xué)之間存在著密切聯(lián)系，能夠為力學(xué)研究中的拉力、壓力以及阻力等提供研究條件。例如，在研究力學(xué)材料的過程中，需要對桿件展開研究，桿件內(nèi)力計算需要使用力的合成、分解以及平衡等知識。除此之外，將力學(xué)與彈力相互結(jié)合，形成彈性力學(xué)，在當今時代，計算機技術(shù)水平逐漸提升，分子動力學(xué)中的微觀模擬法和仿真模型已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用固體工程力學(xué)設(shè)計中，由此可以看出，固體工程力學(xué)中的發(fā)展，在某一方面已經(jīng)促進土木工程技術(shù)的良好發(fā)展，二者之間存在著相互促進的關(guān)系。建筑的良好發(fā)展與力學(xué)離不開，如果沒有良好的力學(xué)知識理論基礎(chǔ)，建筑結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性就無法保證，自然無法建設(shè)出高質(zhì)量的建筑。將力學(xué)與建筑力學(xué)相互結(jié)合，也是當今時代發(fā)展的必然趨勢之一，二者之間相互促進、相互替代、相互發(fā)展，共同完成社會建設(shè)，這是促進土木工程行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的主要途徑也是重點方向。

（三）建筑流體力學(xué)

不僅僅在固體中存在力學(xué)知識，在流體中也存在，流體通常指的是自然界中的水等流動物質(zhì)，這一力學(xué)知識的發(fā)展歷史較為悠久，流體力學(xué)最初是人們通過觀察自然發(fā)現(xiàn)的，并在實踐中逐漸發(fā)展起來，古代的大禹治水和都江堰的建立，都屬于建筑流體力學(xué)的范圍。另外，在羅馬，人們已經(jīng)建設(shè)完成大規(guī)模的供水管道系統(tǒng)，以上都是流體力學(xué)在建筑中的應(yīng)用。流體力學(xué)的發(fā)展能夠幫助人員采集天然氣和石油，在化工流程設(shè)計中，也可以將流體運動中涉及的內(nèi)容應(yīng)用在其中。通過對流體進行計算的方式，確定地下水對建筑建設(shè)的影響，做好充分的建筑準備，這也是流體力學(xué)在土木工程中的應(yīng)用方式之一。流體力學(xué)中包含物體浮力定理、內(nèi)在液體平衡理論等，以上內(nèi)容共同促進了流體靜力學(xué)的發(fā)展。通過以上分析能夠發(fā)現(xiàn)，力學(xué)原理是建筑理論形成的前提條件，能夠與建筑理論相互結(jié)合，形成多種建筑力學(xué)。另外，力學(xué)原理與建筑工程之間也存在一定的共同性，包括彈性力學(xué)以及爆炸力學(xué)等，以上學(xué)科中的知識在土木工程中都得到了應(yīng)用。從土木工程的施工設(shè)計、施工、后期處理、爆破消亡等，都可以利用力學(xué)知識進行研究，這也是力學(xué)知識與土木工程關(guān)系密切的主要原因。

三、結(jié)語

綜上所述，力學(xué)能夠保證土木工程建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和安全性。在此過程中需要從力學(xué)知識的各個角度入手，在土木工程建筑設(shè)計、施工以及驗收等方面，充分利用力學(xué)知識，規(guī)范工程建筑，提升土木工程建筑水平，利用力學(xué)提升我國土木工程建設(shè)水平。

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作者簡介：王子豪（1997- ），男，河北定州人，本科；研究方向：工程管理。