建筑结构形式发展的力学原理.pdf

建筑结构形式发展的力学原理建筑结构形式发展的力学原理导言导言随着社会的发展，建筑业也在不断的发展。建筑业是我国的重要支柱产业，建筑业的发展带动着我国经济的发展。建筑结构形式需要运用力学原理，遵循将弯矩转变为轴力的力学主线。运用力学原理进行建筑物建设，能够节约建造成本，避免出现倒坍现象，促进人们的生活。建筑结构形式的发展史建筑结构形式的发展史建筑与结构是不可分割的，缺一不可。随着经济的发展，人们逐渐提高了对建筑结构的认识，建筑工程不仅要保证质量和性能，还需要符合美观的要求，满足人们的品味。因此，美观实用和安全可靠逐渐成为建筑工程的重要评判标准。但是两者基于不同的知识和技能，具有一定的差异，为了最大的满足人们的需要，专业人员不断提高这两方面的技能，美观实用和安全可靠的设计人员也不同。两者的知识和技能不同，导致专业人员需要掌握的内容也不一样。美观实用要求专业人员掌握美术和建筑这两方面的知识。安全可靠要求专业人员除了掌握美术和建筑这两方面知识外，还需要掌握力学、数学、制造与施工也等专业知识。随着建筑工程的发展，建筑工程要求专业人员掌握的专业知识也越来越多，美学、艺术等学科都需要专业人员掌握，学会运用，学习要求增多，难度也变大。建筑结构形式发展要求专业人员掌握专业知识，而专业知识又帮助建筑结构形式的发展，两者缺一不可，相互促进。建筑结构形式的划分建筑结构形式的划分1.1.按材料划分按材料划分建筑结构形式按使用材料划分可分为木质结构、混合结构、钢结构钢筋混凝土结构、钢筋混凝土与钢的组合结构。其中，木质结构主要应用于单层建筑中，使用的材料为木制材料。混合结构主要应用于单层建筑和多层建筑，承重部分使用砖石材料，楼顶使用钢筋混凝土材料。钢结构主要应用于工厂房、承重能力强的厂房以及移动房等。其使用的材料主要是钢。钢筋混凝土结构主要应用于高层或者是多层建筑，其使用材料主要是钢筋混凝土。钢筋混凝土与钢的组合结构主要应用于超高层建筑，其使用材料主要有混凝土与钢筋。2.2.按墙体划分按墙体划分建筑结构形式按墙体划分可分为全剪力墙结构、框架剪力墙结构、框结构、简体结构、框一支结构、无梁楼盖结构。全剪力墙主要应用于高层以及超高层建筑，其属于建筑结构强度大。框架剪力墙结构主要应用于高层建筑。框结构主要应用于高层和超高层建筑。简体结构主要应用于超高层建筑。框支结构主要应用于超高层建筑，其主要材料是钢结构。无梁楼盖结构主要应用于大空间和大柱网建筑。建筑结构形式遵循的自然力学规律建筑结构形式遵循的自然力学规律随着社会的发展，建筑结构形式的侧重点不同，但是无论是建筑还是结构都需要遵循力学原理，保证建设和结构的安全。结构物承受着一定的荷载，其在每个截面上都会产生拉、压轴力、剪力、弯矩、扭矩等。弯矩是最为危险的。弯矩和拉、压轴力产生的力偶矩是等效的。弯矩把内力作用到截面上，其内力分布不均匀。弯矩使中性层材料的力学性能得不到充分的施展。例如，一根杆件，给其施加一定的加压力和压力时采用轴向，折断它的可能性很小。但是，采用横向加力时会形成弯矩和剪力，折断杆件就非常容易。因此，建筑结构构建为了能够正常工作，必须要求每个截面承受剪力、拉、压轴力、弯矩。建筑结构的实例建筑结构的实例1.1.堆砌结构堆砌结构古埃及金字塔就是采用堆砌结构建造的。建造者为了表达对帝王的崇拜，采用了石材进行建造，石材承压能力强，且安全耐用。金字塔结构简约、体积庞大，给人一种敬畏的感觉。从结构学来讲，金字塔只承受压应力，受力结构简单。经历了数年的风雨变化，金字塔依然屹立不倒。堆砌结构形式的受力情况符合石材的要求，受到当时人们的喜爱。但是，金字塔的建造时间漫长，运用大量的人力、物力、财力，其内部空间小，使用价值不高。随着社会的进步，人类的需要提高，需要提高建筑结构的空间，由此，梁、板、柱结构出现在人们视野中。2.2.梁、板、柱结构梁、板、柱结构梁、板、柱结构应用的材料是木材。石材承受拉力的强度低，因此不能承受弯矩。木材能够承受一定的拉力和压力，值得使用。在当代，钢材和钢筋混凝土取代木材占据主导地位。石材虽然有一定的弊端，但是仍受到人们的认识，木材虽然受弯能力强，但是也有一定的局限。欧洲很多建筑都采用此结构。例如，爱琴文化的克诺索斯宫殿、宗教神庙等。随后用发展了拱、壳、柱的结构。后来又出现了梁、板、拱、壳、柱的结构，其中罗马建筑是此结构的典范。3.3.拱、壳结构拱、壳结构拱、壳结构深受古今中外的喜爱，拱、壳结构能够覆盖大跨度，代替了梁板结构。拱、壳结构符合把弯矩通过结构形式的改变转化为轴力的规律。通过该规律建造出的结构具有坚固、耐用、不容易破坏，容易保留的特点。此结构经过无数人的实践证明，具有可行性。实践证明，拱结构产生的支座水平反力能够使每一个截面生成负弯矩，负弯矩能够抵消正弯矩，受压力强。通过该结构建造的建筑物具有美观实用、坚固耐用的优点。根据此结构建造的建筑物具有标志性作用。例如，意大利威尼斯、圣玛丽亚莎留特教堂、佛罗伦撒主教堂、罗马城万神庙、法国克勒芒费杭圣母教堂等。结束语结束语随着社会的发展，建筑业也在不断的发展壮大，高层结构的建筑在建筑中占据重要位置。建筑结构形式需要遵循力学发展规律，根据该力学规律创造出更多的新结构，促进社会建筑业的发展。