建筑结构形式发展的力学原理

【摘要】建筑业不仅是我国经济发展支柱产业，而且与我国人民的生活息息相关。建筑结构形式的发展必须始终遵循着一个价值观，就是质量安全第一。本文笔者通过对建筑结构形式的构成阐述，论述了建筑结构形式发展的趋势，同时也对建筑力学原理进行了分析，展示了建筑结构形式和建筑力学发展之间的关系，建筑结构形式的发展是以建筑力学原理发展为基础进行的，建筑力学原理的不断发展是由于建筑结构形式快速发展的需要推动的，建筑力学原理的不断发展为今后新型化的建筑结构形式的创新、研发与采用提供无限的潜力。

【关键词】建筑结构形式；力学原理；发展

1. 相关概念的论述

力在物理学上的定义是指一个物体与另一个物体之间的相互作用。力包含了有三个要素，即为作用点，方向和大小。并且通过力的物理含义，我们可以得出存在力学包括两方面，一是作用力，而是反作用力。力学所涉及的内容非常广泛，在整个力学大系统下包含着众多的分支。其中的建筑力学是和建筑结构相关联的力学的分支之一。建筑力学主要的研究方向是建筑结构以及建筑结构的构建在负重作用力下保持平衡所需要的各项条件以及如何计算承载力的数学问题。建筑力学是建筑结构的理论基础。在房屋建造中，建筑结构起到承担负重以及房屋支架的重要作用，建筑结构为房屋建造提供合理的实用空间规划依据。建筑力学和建筑结构这二者相互关联，相互作用，不可缺一。建筑力学是建筑结构的理论基础，建筑力学的不断发展推进了建筑结构的不断完善，而新的建筑结构的出现又拓宽了建筑力学的研究领域，建筑结构的新需求是建筑力学不断发展的动力，建筑结构的新形式为建筑力学提供了研究的新方向。在建筑构建中，建筑结构作为受力体，是承担外部负重的主体结构，建筑结构所要解决的问题就是是建筑结构的反作用力和建筑结构内部的应力如何与外力形成平衡状态。受力问题是建筑结构必先解决的第一个重要问题。能够完善解决这个问题所依据的理论学科就是建筑力学。建筑力学可以分类为三大力学体系，分别是材料力学、结构力学还有静力学。建筑力学主要研究的问题和方向是建筑结构以及建筑构造在承重力或是其他因素影响下的可能会产生的工作状况，也就是所谓的建筑刚度、强度和度稳定性，建筑结构在负重的作用下，承担负重和传递重力会导致建筑结构附近的物体对建筑结构产生作用力，同时建筑结构自身也会因为承担重力作用而发生变形的情况，并且有可能由于过度变形而被破坏。存在着破坏。可能发生破坏或是变形的概率与建筑结构自身的性质，也就是建筑结构的承受能力有呈负相关关系，结构承受能力越大，建筑越不容易变形。而建筑结构的承受能力的大小是与构成建筑结构所使用的材料，横截面的几何形状，具体尺寸，受力性质，工作环境的现实条件以及制造情况等因素有关。这些相关的关系都可以通过建筑力学的公式推导计算出来。

2. 建筑结构形式的分类

2.1 根据建筑结构的材料而分类

建筑结构的形式多种多言，依照不同的分类方法具有不同的类型。通常所用的分类方式以建筑物的建筑结构所使用的材料或是依据建筑结构平面分布的状况而进行划分。

（1）木质结构 建筑结构的所使用的是木制材料，木质结构主要用于单层建筑里。

（2）混合结构 建筑结构中的承重部分所采用的材料为砖石，在房屋建造中，楼板或是房顶的使用材料是钢筋混凝土，混合结构主要用于单层建筑或是多层建筑里。

（3）钢筋混凝土结构 建筑结构主要承重部分所采用的材料是钢筋混凝土，钢筋混凝土结构主要用于多层建筑，高层建筑或是超高层建筑等大型建筑里。

（4）钢与混凝土组合结构 建筑结构的主要承重部分的材料使用的是钢和混凝土混合。刚与混凝土组合结构主要用于超高层建筑这类大型建筑里。

（5）钢结构 建筑结构的主要承重部分所采用的的材料是钢。钢结构主要用于重型工厂房、受动力强作用的厂房或是临时移动房或超高层建筑等。

2.2 以建筑结构平面分布状况为依据而分类

房屋对于单层跨度较大，分别为不平面结构，其中包括有拱结构、薄腹梁、钢式门架等。其二是空间结构，其中包括网架结构、壳体结构、悬索结构、网架结构等。

2.3 墙体的分类以及分类依据

（2）全剪力墙结构。全剪力枪结构属于高强度的建筑结构体系，主要用于高层建筑或是超高层建筑这类大型建筑里。

（3）框架―剪力墙结构。主要用于高层建筑。

（4）框――结构，通常适用于高层建筑或是超高层建筑等大型建筑里。

（5）筒体结构，通常用于超高层建筑里。

（6）框――支结构，这种建筑结构的主要材质是钢结构，通常会用于超高层建筑中。

（7）无梁楼盖结构，这种建筑结构通常会用于大空间建筑或是大柱网的多层建筑中。

3. 建筑结构形式的发展

在社会原始时期时，人类的建筑和结构就是相互联系，相互作用，相辅相成，二者缺一不可的关系。随着全社会生产力的不断进步发展，建筑要具有的两个重要的元素，其一是建筑不仅要具有实用的功能性还要外形美观；其二是建筑物自身要非常牢固，具有极强的稳定性，保证居住人类的生命安全。在原始社会或是封建社会时期，由于处于不同的国家，接受的教育不同，人们所具有的基础知识或是与建筑有关的学科之间的差距十分大，所以逐渐发展为分别由不同的专业人士负责相关的建筑设计。达到第一项元素即实用和美观功所需要的基础知识包括建筑设计、艺术、美学等方面的知识。而达到第二项元素即牢固安全，所需要的基础知识包括建筑力学、应用数学，材料学，施工以及加工制造。随着学科不断的发展，向更深更广更难发展，，越来越多的学科开始进行交叉研究。学科的要求不断细致化并且要求增加。

自第三次工业革命开始以来，在20 世纪后期，随着计算机的出现和飞速发展以及有限元计算理论的广泛应用，许多之前难以计算的结构，通过计算机的介入，也能计算精准。尤其是大大提升了动态分析的可能性。相应的模糊理论、随机振动理论以及混沌理论都得到了充分的发展。与此同时，建筑结构的分工也越来越细致，精确。但是，对建筑工程的需求和要求却有更高的标准，要求建筑、结构二者紧密结合。建筑结构长时期的不断发展确立了结构学。现代建筑结构都是在建筑力学的理论基础上，通过计算机高效的计算分析得出的，使用现代化科学技术、现代设备仪器而生产出的各种，采用现代化的工具施工的建筑结构就是所谓的现代建筑结构。