力學在土木工程中的應用與發展研究

摘 要：在土木工程中充分利用力學優勢，能夠達到建筑結構穩定、節約材料等效果。基于此，在文章中以土木工程為研究對象，分析力學在土木工程中的應用，從壓力、摩擦力、重力等方面探討土木工程中的力學應用模式。并且分析力學在未來的建筑領域中發展前景，以期能夠進一步促進土木工程發展，實現科技化、高效化的工程施工。

關鍵詞：土木工程；受力分析；建筑領域

力學與土木工程具有相互促進和相互發展的關系，將力學理論應用在土木工程建設中，能夠保證土木工程建設的科學性，提升工程施工質量。采用力學知識分析建筑各個部件的受力情況，使建筑內部達到平衡，這是一種高效的工程建設方法，因此需要相關人員對其進行重點關注和深入研究。

一、力學與建筑力學之間的關系

力學是物理學中的一部分，同時也是一門基礎學科。力學可以劃分為重力、阻力、支持力、摩擦力等，力學來源于生活，因此利用力學自然能夠解決人們在實際生活中存在的問題。建筑力學屬于土木工程建設中的基礎，其中主要包括理論力學、材料力學以及結構力學構成，以上三部分都是在力學基礎上實現的。反過來看，力學的良好發展，與建筑工程也有著緊密的聯系，例如，在極端條件下，部分問題無法采用實驗的方式證明，這一過程就可以應用力學原理，確定土木工程中包含的力學問題，促進我國力學理論的發展。由此可以看出，力學原理屬于建筑力學的基礎，建筑力學是在力學原理基礎上形成的，同時也是力學原理的補充。二者屬于交叉學科，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，力學與建筑力學之間，是相互促進和相互發展的關系，在力學的基礎上研究建筑結構的受力情況，能夠保證最終分析結果的準確性，一旦脫離力學知識，那么建筑力學也無法得到有效應用。

二、力學在土木工程中的發展

（一）建筑理論力學

建筑力學理論是建筑知識中的基礎內容，建筑結構要想保持穩定，就需要利用力學知識確定其受力情況，隨著時代的發展，人們逐漸認識到力學知識在建筑中的重要性，并將其與建筑專業相互結合，形成了以下幾種力學理論，建筑理論力學屬于建筑力學中的基本內容，同時也是力學研究中的基礎，通常情況下可以將其分為三種。第一種，運動學。第二種，靜力學。第三種，動力學。靜力學重點對平衡狀態中的物體展開研究，確定建立平衡條件的方式，靜力學能夠對力學中的受力分析以及力學簡化方式展開研究，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原理以及牛頓定律等。動力學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系，將牛頓運動定律和萬有引力定律作為基礎，在此基礎上實現物體機械運動研究。

（二）建筑固體力學

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

（三）建筑流體力學

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

三、結語

綜上所述，力學能夠保證土木工程建筑結構的科學性和安全性。在此過程中需要從力學知識的各個角度入手，在土木工程建筑設計、施工以及驗收等方面，充分利用力學知識，規范工程建筑，提升土木工程建筑水平，利用力學提升我國土木工程建設水平。

參考文獻

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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。