建筑新結構形式發展的力學原理

摘 要：隨著科技的發展與經濟的進步，建筑行業有了突飛猛進地發展變化，一些建筑新技術的使用為建筑的結構形式發展做了良好的鋪墊。在建筑新結構形式的發展中，在追求建筑形式新穎的前提下，還要掌握好建筑結構形式的力學原理，使得建筑工程的安全有了基本的保障。

關鍵字：建筑結構形式；力學原理

前言：近年來，我國的經濟有了很大程度的發展，人們的生活水平也逐漸提高了，在我國的經濟發展中，建筑行業一直作為我國經濟發展的支柱產業發揮著重要的作用。在現代化的生活中，建筑行業的發展不僅加快了城市化建設的速度，并且對于人們生活水平的提高也發揮著關鍵的作用，因此采用先進的施工技術保障建筑工程的質量和性能時促進建筑行業健康發展的重要措施。

1.建筑結構形式的發展

隨著經濟的發展，人們對于建筑工程的要求也在逐漸的提高，不僅要求建筑工程的質量和性能，對于建筑工程的美觀也有很高的品位。因此，在建筑行業的發展過程中，有兩個方面成為建筑行業發展的主流思想，美觀實用和安全可靠。隨著建筑行業的發展，以及新型技術的應用，在建筑工程中，美觀實用和安全可靠逐漸成為建筑工程兩個重要領域，并且人們對于這兩個方面的追求越來越高。在建筑工程中，美觀實用和安全可靠立足于不同的基礎知識和專業技能，由于這些問題的差異，致使美觀實用和安全可靠這兩項工作越來越趨于專業化，逐漸由不同的專業人員進行設計。對于建筑工程的美觀實用來說，主要的應用知識為美術和建筑功能等，而安全可靠需要一些對于力學、材料學、數學、制造專業和施工技術等掌握良好的專業人才來進行規劃。在建筑工程的發展中，與建筑工程相關的美學、藝術、材料力學、加工制造及施工等學科的發展也越來越深入、細致，專業人員在學習這些專業知識的過程中，對其學習的要求也越來越多，難度也變大了。建筑結構形式的發展要求更高的專業理論知識，而更高的專業理論知識又促進了建筑結構形式的發展，二者相輔相成。

2.建筑結構的主要力學原理

雖然建筑工程的發展方向趨向于兩個方向，但是總結起來，建筑工程在發展的過程中都是遵循著相同的規律的，不管是朝著美觀實用的方向發展，還是朝著安全可靠的方向發展，所建設的建筑工程必須本著安全可靠的目標進行。在建筑行業的發展過程中，建筑的結構形式有了很大的變化，其發展的側重面也有了很多方向，但是建筑結構形式的變化都必須依靠力學原理知識，才能達到安全可靠的目的。在建筑工程的設計以及施工中，所遵循的力學原理有很多種，比如說一個建筑結構在實際的建筑體系中是需要承受各方面的荷載的，這些外在的荷載對于建筑結構形成一種支座反力，而對于建筑結構的每個橫截面來說，這些外在的荷載會產生相應的剪力、彎矩、壓軸力以及扭曲力等等。在建筑工程的設計以及施工中，以上各種力中，比較危險的屬于彎矩力，這類力與拉、壓軸力這對力偶矩是等效的，而彎矩在建筑結構中能夠引起一些內力作用，這些內力作用一旦出現分布不均勻的問題，容易導致靠近中性層的建筑材料不能發揮其作用，而且還會出現結構斷裂等問題。在建筑結構的設計及施工中，如果沒有遵循相關的力學原理進行規劃與設計，很容易出現一些力學問題，這些力學問題會導致各種大大小小的結構問題，嚴重影響著整個建筑工程的質量以及使用壽命。在建筑工程的設計與施工中，根據相關的力學原理，全面的計算建筑結構中每個截面所承受的剪力、彎矩等力，選擇符合力學規定的施工材料，保障建筑結構的安全可靠。

3.建筑結構力學原理的發展

在十六世紀以前，常見的建筑結構形式主要為堆砌結構、梁板結構和懸索結構等等，但是在那個年代，建筑工程的設計和施工時并沒有太多的理論支持，只是憑借一些經驗只是進行，更沒有現在健全的力學參考體系。隨著經濟的發展與科技的進步，在建筑工程的設計與建造方面，人們的經驗也越來越豐富，并且經歷過一些失敗的教訓和成功經驗之后，建筑行業的發展越來越科學，人們也逐漸地掌握了建筑工程的建造技術。在建筑工程的發展中，人們逐漸了解了建筑過程中的力學原理，并且建成了一些既美觀實用又堅固耐久的房屋、橋梁工程，但是在這個階段中，人們對于建筑方面的技術是實踐超前于理論的。

隨著經濟的發展，社會財富的增加，人們對于建筑行業的投資也越來越多，建筑行業出現了理論與實踐兩個方向，一部分人專門從事建筑工程的理論研究工作，而另一部分人專門從事建造行業。隨著數學、力學等學科的發展，人們懂得了更多的理論知識，也將這些理論知識應用于建筑結構的設計及施工中，從而出現了結構學。在現代建筑行業中，建筑結構的設計工作就是依靠縝密的力學原理，進行充分的分析和計算得到的，這些建筑結構的設計離不開力學原理。

4.常見的建筑結構形式

4.1傳統堆砌結構

在常見的建筑結構形式中，堆砌結構是一種比較傳統的建筑結構，在人類的發展歷程中以及建筑結構的發展中發揮著重要的作用。人們所熟知的埃及金字塔就是以堆砌結構為主的建筑工程，這項建筑工程中采用的材料是以后總受壓強度非常高并且經久耐用的石材，經歷過前后5000年，這項建筑工程依然存在。這種傳統的堆砌結構是建筑結構發展的基礎，雖然這類結構的力學原理非常簡單，在結構中只存在壓應力，但是在建筑工程的空間使用方面也存在很大的不足，這種建筑結構形式隨著生產力的發展，逐漸被改善，引入了更多的力學原理。

4.2梁板結構

金字塔累死的傳統堆砌結構，對于力學的要求非常簡單，但是在使用的過程中卻有很多限制，而面對更多的社會需求，必須發展更為先進的建筑結構形式，才能提高建筑工程的使用價值。在現代的建筑工程中，梁板結構的使用非常普遍，其中梁結構是一種二維的建筑結構，板結構是一種三維的建筑結構。在現代建筑中，梁板結構的主要材料為木材，這是因為這種結構需要一些能夠承受彎矩的材料，而石材的受拉強度是遠遠低于受壓強度的，因此采用木材進行梁板結構的建造。在我國的房屋建設中，梁板結構發揮著重要的作用，但是也存在著許多方面的不足。梁板結構的主要材料為木材，但是木材在空氣中容易出現老化、侵蝕等現象，造成建筑結構的破損；以木材為主的建筑結構不耐高溫且容易發生火災，梁板結構的這些不足影響著建筑工程的使用壽命和安全可靠性，因此隨著建筑結構形式的發展，人們逐漸發明其他結構形式來解決這類問題，網架結構的出現是建筑結構形式發展的一項關鍵技術。

4.3拱殼結構

隨著經濟的迅速發展，生產力的提高，人們對于建筑工程的要求也越來越高，建筑工程的跨度也越來越大，因此，拱殼建筑結構形式發揮著重要的作用。早在16世紀以前，就有拱形結構運用于橋梁的建造中，雖然沒有相關力學原理的支持，但是人們憑借經驗已經能夠建造出性能優異的拱形橋梁工程。隨著結構學的發展，拱殼結構有了更大的發展空間，尤其是一些跨度比較大的建筑工程中，拱殼結構的使用大大節省的建筑材料，且建筑結構的安全可靠性有了很大的提高，是現代建筑工程中常用的一項建筑結構形式。

結語：在建筑行業的發展中，前后經歷了很多的歷程，從純粹的實踐建造方面到如今實踐與理論相結合的階段，人們獲取了豐富的建筑經驗和教訓。在現代建筑結構新形式的發展與設計中，力學原理是一項必須的理論知識，在任何建筑結構的設計與施工中，都必須以力學原理為基礎，才能建造安全可靠的建筑工程。

參考文獻 ：

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