力学与土木工程简述

摘 要：在现代土木工程中，应用非常广泛的就是力学， 本文主要从力学的一些基本概念和一些相关内容以及建筑学与力学的关系进行研究。并且将力学中的平衡学说与建筑学中的实际应用相结合，主要对经常在土木工程中使用的力学进行研究，然后根据这些相关的土木学知识，着重阐述力学在土木工程学中的发展情况。

关键词：力学；土木工程；计算简图；内力计算

土木工程的发展不仅带来了经济效益，同时也创造了社会效益，为人们的生活带来了新的物质环境，提高了人们的生活水平。在其发展的历程中逐渐成为了人类社会的重要组成部分，为人们带来更多的和实用的利益。建筑工程产品作为关系到人民生产生活以及人身安全和财产安全的学科，它最被重视的因素之一就是它的安全性、稳定性。虽然一些在常识上不符合人类安全性习惯的建筑存在在世界上，如古巴比伦的空中花园、意大利的比萨斜塔等等，但是其实从专业的分析来看，这些建筑尽管在外观上看上去不安全，实际上符合力学要求的，能够使用力学的一些原来来进行解释。

一、力学的基本内容

力学是物理学的其中一个组成部分，同时也是独立的一门基础性物理学科。在物理方面，力学主要讲解的就是力的合成，指一个物体不仅仅是受一个力的作用而是受几个力的共同作用。力学的主要研究对象就是物体之间的运动，而力学由于其特殊性，可以说是所有物理学科的基础，同时也是在中学阶段学习的重点。力学的规律和定理都是科学家从生活规律中发现并证实的，力学原理在生活中处处可见，因此，就可以使用力学的原理来解决生活生产中的一些问题。

二、力学与建筑力学的联系

建筑力学是应用于土木工程中的基础理论，为工程的应用打下良好的基础。在建筑力学基础知识里面包括了静力学基本概念平面力系平衡条件的应用、内力与内力图、轴向拉压杆的内力、单跨静定梁的内力等。建筑力学的研究对象主要是建筑结构，其中建筑结构是由构件组成的。建筑工程力学的主要任务是把建筑结构打造成一个可靠、适用、耐久的材料，能够具有一定的刚度和强度，还要保持平衡和稳定性。不管是理论力学、材料力学还是结构力学，都是以力学为基础的，是力学的扩展应用。

但是， 事物都有两方面的特性，力学推进了建筑学的发展，解决了许多建筑学的难题，而建筑学也同样使力学得到了发展，在一些十分难以解决的建筑学问题中，现有的力学原理也很难解决，就促使物理学家进行研究，从而发展了更多的力学定理，例如在建筑工程施工时出现的极端条件下的技术难题，现有的力学已经无法解决，物理学家就不得不根据这个问题对力学进行深层次的研究，然后提出新的力学理论。

因此，总的来说，建筑力学脱胎于力学原理，没有力学也就没有建筑力学，而建筑力学的发展又是对力学的一种补充，填充了一些力学领域的空白，提出了一些新的理论，使得整个力学的体系更加的完整。但是，建筑力学不只是力学，它也是建筑学，因此，两者之间不是包含关系，更多的是交叉关系，有相通的部分，但也有许多地方不一样，不能一概而论。比如说力学的原理可以解释高温气体、气体激光器和核物理等领域的科学问题，但是相反的，这些却是建筑力学的局限性。

三、力学在土木工程实践中的应用实例

我国有一项从古代开始就是闻名世界、领先世界的建筑技术，那就是关于修建石拱桥的技术。石拱桥，顾名思义就是利用石块通过一些技术搭建起来的拱桥，虽然这些石拱桥都是使用简单的石块堆积而成，但是其中却蕴含了许多的力学原理。我们可以根据一些相关的力学原理计算得知，这些桥梁中每一块石头的受力情况，从而计算出每块石头的受力值，将桥的承重控制在受力范围内，这样就可以选择合适的石料、面积以及经济化的考虑，修建出美观、科学、经济的石拱桥。

四、力学解析计算方法

在土木工程的建设过程中，建立的力学模型大多是平面问题，空间问题基本上很少而且也过于繁琐。力学的解析计算方法根据不同的计算对象的差异性有着不同的计算方法，大多数工程结构都可以进行平面结构的简化计算。在计算的过程中首先考虑的是基本假设的问题，它是力学计算的基本建立依据，在工程建设中，针对不同的材料力学和结构力学，有着不同的计算假设，为了减少外部因素的影响，在进行力学解析钱做出基本假设，能够加快力学的计算。另外，内力和位移是重要的物理基础知识，在工程方面也有重要的作用，很多的力学解析方法都在内力和力学的基础上建立的，从而形成了力法和位移法。其中，力法是最原始、最传统的计算方法，比较符合人们的思维习惯，为人们所广泛运用。而位移法则是一种以位移为未知量的力学解析计算方法，总的来说，位移通常被人们所淡忘。但是，随着时代的进步，科学技术的发展，现在各种建筑结构的设计规范都以设计强度为基础，也就彰显了位移法的重要性。结构力学中位移法的计算思想相对于其他力学来说具有较大的难度，主要是不能确定固定基，建筑结构处于一个空间立体中，所以，在整体上加大了对力学解析的计算难度。

五、力学在建筑领域内的发展

整个建筑力学的理论都是脱胎于力学的原理，并且从多方面将力学原理在建筑领域进行阐述，这就使得建筑力学成为建筑领域不可或缺的一门学科。但是建筑力学也不只是与力学原理有关，它还与其他许多领域像关联，如流体力学、爆炸力学以及弹性力学等。总而言之，建筑力学对于建筑领域的适用范围十分广泛，渗透到建筑工程的每一个方面。

六、内力的计算

在内力的计算方面要结合物理力学的计算方法，例如：材料力学、结构力学等方法计算。针对不同的建筑结构有不同的计算方法，同时，建筑构件的不同也影响着内力的计算。一般来说，在力学的假设下，结合力学的理论知识，针对不同的材料的饿特殊性差异还采取合理的材料参数，最后带入力学公式，计算内力。

七、结语

建筑的发展离不开物理知识的运用，更是与力学息息相关。相关的力学基础理论知识能够促进建筑行业的发展，为建筑行业带来很多便利，避免不必要的困难。同时，力学的物理知识也告诉我们，没有物体之间共同受力的支撑点，就不能建造出那么多的优秀建筑物和构筑物，而且建筑结构也存在较大的危险性，所以，建筑的发展离不开力学的支持。而力学原理与建筑力学的结合，也是发展现代高科技建筑的必然趋势，它们互相替代，互相促进，互相发展。相信有了力学的支撑，建筑工程会越走越远，会有越来越多优美坚固的建筑屹立在东方大陆上。

参考文献：

[1]李娜.建筑力学工学结合教学模式研究[J].商，2012（24）.

[2]李顯涛.关于工程力学教学的几点思考[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2016（03）.

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