1.1 建筑力学的研究对象、内容及任务
1.建筑力学的研究对象
建筑物是由基本构件组成的，常见的构件有梁、楼板、墙、柱、基础、屋架等。其中许多构件是建筑物中的构成骨架，并承受和传递各种荷载作用。工程上把作用于建筑物上的力称为荷载。工程中常见的荷载分类如下。
（1）按作用在结构上的范围可分为集中荷载和分布荷载。
集中荷载：作用的面积很小，可以近似认为作用在一点上的荷载。如图1-1（a）所示，汽车通过轮胎作用在水平桥面上的力就是集中力。
分布荷载：分布在结构某一体积内、表面积上、线段上的荷载分别称为体分布荷载、面分布荷载和线分布荷载，统称为分布荷载。分布荷载又可分为均布荷载及非均布荷载。如图1-1（b）所示，桥面施加在桥梁上的力则为分布力。
图1-1
（2）按作用性质荷载可分为静荷载和动荷载。
静荷载：指荷载从零缓慢增加至最后的确定数值后，其大小、位置和方位就不再随时间变化，且加载的任何瞬间都可认为是处于平衡状态。
动荷载：能引起明显的加速度的荷载。
我们将建筑物中承受和传递荷载，从而起到骨架作用的部分或体系称为结构，组成结构的每一个基本部分则称为构件。按其构件的几何性质可将结构分为以下三种。
（1）杆系结构。这类结构是由若干杆件按照一定的方式连接起来的体系。杆件的几何特征是其在横截面高、宽两个方向上的尺寸要比杆长小得多（杆件长度尺寸是其横截面高、宽两个方向上的尺寸的5倍以上）。建筑力学的研究对象主要是杆系结构，如图1-2所示。
图1-2
（2）薄壁结构。这类结构由薄壁构件组成。它的厚度要比长度和宽度小得多。如楼板、薄壳屋面［见图1-3（a）］、水池［见图1-3（b）］、拱坝、薄膜结构等。
图1-3
（3）实体结构。这类结构本身可看作一个实体构件或由若干实体构件组成。它的几何特征是呈块状，其长、宽、高三个方向的尺寸大体相近，且内部大多为实体。例如挡土墙（见图1-4）、重力坝、动力机器的底座或基础等。
2.建筑力学的研究内容
建筑力学是一门技术基础课程。它主要分析材料的力学性能和变形特点，以及建筑结构或构件的受力情况，包括结构或构件的强度、刚度和稳定性，为建筑结构设计及解决施工中的受力问题提供基本的力学知识和计算方法。
图1-4
建筑力学所涉及的内容很多，本书将所研究的内容分为静力学、材料力学与结构力学三个部分。
（1）静力学主要研究结构构件的受力问题和平衡问题。因为建筑物相对地球处于静止平衡状态，所以结构构件上所受到的各种力都要符合使物体保持平衡状态的条件。
由于结构构件是承受和传递荷载的介质，要对结构及构件进行设计，首先就要弄清楚其承受的荷载及荷载的传递路线，即对构件进行受力分析。例如，建筑物中一根受荷载作用的梁搁在柱子上，梁将荷载传递给柱子，即梁对柱子有作用力，而柱子对梁有支承力作用。
（2）材料力学主要研究单个构件在荷载作用下产生的内力和变形，研究构件的承载能力，为设计既安全又经济的结构构件选择适当的材料、截面形状和尺寸。
（3）结构力学主要以杆件体系为研究对象，研究其组成规律和合理形式，以及结构在外因作用下内力和变形的计算，为结构设计提供方法和计算公式。
值得注意的是，在结构设计中，要想完全严格地按照结构的实际情况进行力学分析是很难做到的，也是不必要的，因此，对实际结构进行力学分析时必须做一些必要的简化，略去一些次要因素而抓住其主要特点。通常采用一个图形来表示简化的实际结构，这种图形叫作结构的计算简图。确定结构的计算简图，是对实际结构进行力学分析的重要步骤。
3.建筑力学的研究任务
在施工和使用过程中，建筑结构构件要承受及传递各种荷载作用，构件本身会因荷载作用而产生变形，存在损坏、失稳的可能。建筑力学的任务是研究结构的几何组成规律，以及结构和构件在荷载作用下的强度、刚度和稳定性问题。其目的是保证结构能按设计要求正常工作，并能充分发挥材料的性能，使设计出的结构既安全可靠又经济合理。
（1）强度。构件本身具有一定的承载能力，在荷载的作用下，其抵抗破坏或不产生塑性变形的能力通常称为强度。构件在过大的荷载作用下可能被破坏。例如，当起重机的起重量超过一定限度时，吊杆可能断裂。
（2）刚度。在荷载作用下，构件不产生超过工程允许的弹性变形的能力称为刚度。在正常情况下，构件会发生变形，但变形不能超出一定的限值，否则将会影响其正常使用。例如，如果起重机梁的变形过大，起重机就不能正常行驶。因此，设计时必须保证构件有足够刚度使变形不超过规范允许的范围。
（3）稳定性。在荷载作用下，构件保持其原有平衡状态的能力称为稳定性。结构中受压的细长杆件，如桁架中的压杆，在压力较小时能保持直线平衡状态，但在压力超过某一临界值时，就可能变为非直线平衡并造成破坏（称为失稳破坏）。工程结构中的失稳破坏造成的损失往往比强度破坏更惨重，因为这种破坏具有突然性，没有先兆。
结构的强度、刚度、稳定性反映了它的承载能力，其承载力的高低与构件的材料性质、截面的几何形状及尺寸、受力性质、工作条件及构造情况等因素有关。在结构设计中，如果把构件截面设计得过小，构件会因刚度不足导致变形过大，从而影响正常使用，或因强度不足而迅速被破坏；如果把构件截面设计得过大，其能承受的荷载超过所承受的荷载太多，则又会不经济，造成材料上的浪费。
因此，结构和构件的安全性与经济性是矛盾的。建筑力学的任务就在于力求合理地解决这种矛盾，即研究和分析作用在结构（或构件）上的力与平衡的关系，结构（或构件）的内力、应力、变形的计算方法以及构件的强度、刚度和稳定条件，为保证结构（或构件）既安全可靠又经济合理提供计算理论依据。