摘 要:力学理论是物理学中的基本理论,合理应用力学理论,能够帮助我们解决很多问题。本文以建筑学为出发点,针对力学理论在建筑物领域中的应用进行分析,并探讨如何利用力学理论来提高建筑物的稳定性。
关键词:力学理论;建筑物;应用
力学是物理学的基石,力学研究的内容主要是物体机械运动与规律,在现代生产中,力学理论也有着非常重要的价值,特别是在机械、工程、建筑等领域中,力学理论的作用是不容小觑的,在建筑学领域中,力学研究也是关注的重中之重。
一、力学理论在建筑物领域中的应用分析
建筑物结构、安全等,都与力学理论有着千丝万缕的联系,建筑墙体支撑力、地基承载力、框架承重力,都需要应用在力学理论来展开研究,纵观世界各国的经典建筑物,无不是对力学理论应用到了极致。如“比萨斜塔”、“埃菲尔铁塔”、“鸟巢”等等,这些建筑之所以成为标志物,正是由于其中展现了丰富的力学和科技知识。以我国的“鸟巢”为例,“鸟巢”的搭建应用了78根临时搭架,在结构成型之后,将临时搭架拆除,整个“鸟巢”都是由自身的结构在支撑。
二、力学对建筑造成的负面影响
合理应用力学理论,能够造就出经典建筑,但是,任何事物都是一把双刃剑,力的存在也会对建筑物造成一系列的负面影响,墙体裂缝、建筑结构破坏、柱梁开裂等,都是由于力造成,如果建筑内部荷载发生变化,温差过大,都可能引发裂缝,此外,外部因素,如地震、风吹等因素,也会影响建筑的稳定性。地震、风力等是人为因素所无法控制的,而建筑物内部因素则可以通过针对性预防方式来预防问题的产生。
三、如何合理利用力学因素提高建筑物稳定性
1.打好建筑物基础
建筑物的基础选择直接影响着建筑物的稳定性,建筑物的全部荷载,都是通过地基来传递的,如果地基选择不当,很容易引发裂缝问题、沉降变形,甚至引发滑动挤出问题,如果地基承载力偏低,无法满足地基变形、强度要求,那么需要进行人工加固处理之后,方可施工。在具体处理措施上,可以通过改善剪切特性的方式来解决剪切破坏,提高抗剪强度,改善压缩特性,减轻地基土的沉降问题,改善地基的动力特性,避免地基土出现液化问题,改善地基的振动特征,提高抗震性能。
目前,常用的地理处理方式包括换填法、砂石桩法、振冲法、预压法、水泥土搅拌法、石灰桩法、夯实水泥土桩法、土挤密桩法、碱液法、灰土挤密桩法等等。在选择处理方式时,需要根据水文地质条件、工程地质情况、建筑物要求、建筑基础形式、施工条件、建筑物周边环境条件、材料供应情况来综合考量后择优应用。地基处理时,应充分考虑上部结构,基础和地基的共同作用关系。必要时应采取有效措施,提高上部结构的刚度和强度,以增加建筑物对地基不均匀变形的适應能力。
2.提高抗风力荷载
建筑物墙体,由承重墙、非承重墙组成,前者承载着建筑物上部荷载,后者则只承受自身荷载,在建筑物外端墙上,往往承担较高的风荷载,为了保障建筑物的稳定性,需要设置好抗风柱,这样,即可将风荷载分散,如果需要将屋架与抗风柱连接,那么必须要避免位移问题的产生,留出空隙,为抗风柱、屋架之间留出位移空间。
3.提高抗地震力
我国是地震多发国家,由于地震引起的人员伤亡、经济损失大多是由于建筑物破坏、倒塌引致,因此,提高建筑物的抗地震力,是减轻地震造成的人员伤亡、经济损失的有效途径。历次地震结构显示,建筑物选址在倒塌破坏上起着重要作用,如果选址得当,那么会起到事半功倍的作用,地表覆盖层厚、地势平坦、土质均匀的建筑物,震害较轻。为了提高建筑物的抗地震力,还要应用良好的设计方式,以地址勘察报告的相关资料为基础,对总地震剪力、自振周期、顶点位移、振型等进行综合分析、判断。在施工过程中,也要严格将抗震意识贯彻落实到其中,对砌体质量、砂浆强度、墙体连接、混凝土搅拌、振捣、养护、拆模等环节进行严格把关,以此来提高建筑物的抗震力。已圆满完成并交付使用的建筑物,在没有得到有关部门许可的情况下,决不能随意改变建筑物的结构布置,也不能随意加大使用荷载。
4.减轻温差应力
温差应力也是影响建筑物稳定性的一个重要方面,在混凝土浇筑完毕后,会产生极高的水化热量,如果热量无法得到及时的散发,容易导致内部温度上升,产生应力,增加混凝土开裂的可能性。为了减少应力造成的开裂问题,需要采取行之有效的方式来降低混凝土体内外温差,应用低水化热水泥,尽可能减少水泥的用量,控制好粗骨料直径,加入缓凝减水剂,避免在夏季、冬季施工。
四、结语
建筑物结构、安全、地基承载力、墙体支撑力、框架承重力等等,无不与力学理论有显著的关联,为了提高建筑物的稳定性,需要从选址、结构设计、施工、保养等各个方面着手,减少病害问题,提高建筑物的稳定性和安全性。
参考文献
[1]王伟,胡爱宇,董智.以力学基本理论为根基培养建筑学学生创新能力[J].高等建筑教育.2012(04)
[2]刘杰,何杰.刚性承台下柔性单桩复合地基工作特性分析[J].中国港湾建设.2008(04)
[3]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(02)
(作者单位:湖南省长沙市第一中学)