第1章　绪论

1.1　建筑力学的研究对象和任务

建筑的主要作用是提供一个内部或外部的空间，建筑结构是使这一空间得以实现的重要保证。建筑结构的主要作用是承受荷载和传递荷载，合理的建筑结构设计应当是在满足安全性的基础上，最大限度地节省材料。建筑力学是研究各种建筑结构或构件在荷载作用下的平衡条件以及承载能力的科学。

1.1.1　建筑力学的研究对象

建筑力学的研究对象是各种各样的建筑物和构筑物。

建筑物中承受荷载而起骨架作用的部分称为结构，组成结构的每一个部分称为构件。结构和构件承受的荷载有其自重、风荷载、人群荷载、雪荷载、吊车压力等，同时，还承受其他因素的影响，如温度变化、支座沉降、地震作用等。

建筑结构由水平构件、竖向构件和基础组成。水平构件包括梁、板等，用以承受竖向荷载；竖向构件包括柱、墙等，其作用是支撑水平构件或承受水平荷载；基础的作用是将建筑物承受的荷载传至地基。人们在日常生活中常见桥梁的桥墩、桥跨、水坝也属于结构。有了结构，建筑物与构筑物就可以抵抗自然界与人为的各种作用。因此，结构必须是安全的。

图1-1为多层民用建筑结构，其一般由楼板、梁、柱、基础等构件组成。图1-2为单层工业厂房，其结构一般由屋面板、连系梁、屋架、吊车梁、柱、基础等构件组成。

结构的类型很多，按照结构构件的形状和几何尺寸，可以将结构分为杆系结构、板壳结构和实体结构三类。

杆系结构是由若干根杆件相互连接而成。杆件的几何特征是细而长的长条形，长度远大于其他两个尺度（横截面的长度和宽度）。杆又可分为直杆和曲杆，如图1-3（a）所示。

板壳结构又称薄壁结构，是指其厚度远小于其他两个尺度（长度和宽度），薄壁结构的几何特征是宽而薄。中面为平面形状的称为板，中面为曲面形状称为壳，如图1-3（b）所示。

实体结构是指长、宽、高3个尺度大体相近，内部大多为实体，如图1-3（c）所示的挡土墙。

上述三类结构中，建筑力学的研究对象主要是杆系结构，而板壳结构和实体结构则由弹性力学来研究。

1.1.2　建筑力学的任务

建筑力学的任务是研究结构的几何组成规则，以及在荷载作用下结构或构件的强度、刚度、稳定性问题。其目的是在保证结构既安全可靠又经济节约的前提下，为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供计算理论及计算方法。

要使建筑物保持正常工作，就必须保证组成它们的每一个构件在荷载作用下都能正常工作。为了能使结构和构件正常安全地工作，要求结构和构件必须满足以下要求：

（1）构件必须按照一定的几何组成规则组成结构，以确保在荷载作用下能够维持几何形状不发生改变。

（2）必须满足强度要求。强度是构件抵抗破坏的能力。在使用期内，务必使构件安全可靠，不发生破坏，具有足够的承载能力。

（3）必须满足刚度要求。刚度是结构或构件抵抗变形的能力。在使用期内，务必使结构或构件不发生影响正常使用的变形。

（4）必须满足稳定性要求。稳定性是结构或构件保持原有平衡形态的能力。在使用期内，务必使结构或构件平衡形态保持稳定。

从古代的洞穴建筑到现代的高层、超高层建筑，经历了成百上千年的演变，从中人们不断地积累了丰富的实际经验和理论方法，这种经验和理论方法可以指导我们能够在以后的土木建筑中更好、更快、更安全的发展。建筑力学就是人们从实际经验中提炼出来，又可以指导人们日常工作的一门理论基础科学，可以说，建筑力学是建筑工程中最基础，最具理论指导意义的科学，为后续课程的开展提供了必需的理论基础知识。