為了研究結構與建筑設計之間的關(guān)系，必須了解建筑物在荷載作用下的荷載、建筑物在荷載作用下的變形以及抵抗這些變形的各種結構形式。不同的結構形式使得建筑物呈現出體形豐富、形態(tài)各異的特征和結構美。
一、建筑荷載
像自然界中的所有物體一樣，建筑物承受著(zhù)各種各樣的力。最常見(jiàn)的力是重力。建筑物的屋頂、墻柱、梁板和樓梯的重量稱(chēng)為恒荷載；建筑物中人員、家具和設備對地板的影響稱(chēng)為活荷載。這些荷載的作用方向是朝向地球中心，在這些力的作用下，嚴重的可使建筑物可能沉降甚至傾斜。另外,還有寒冷地區的積雪,熱帶的臺風(fēng)和雨水,地震、火山活動(dòng)區的地震力等。我們發(fā)現,風(fēng)力地震力多是沿水平方向作用給建筑物的。
二、變形和位移
荷載作用下的建筑的變形位移通常有彎曲、扭曲、沉降、傾覆、裂縫等,很多時(shí)候,這些變形或位移并沒(méi)有被人們發(fā)現,如建筑的沉降。特別值得注意的是，在力作用下建筑構件的最重要的變形是彎曲。
一些材料，如鋼筋混凝土梁和板，允許有肉眼很難發(fā)現的微裂縫。當裂紋發(fā)展到一定程度時(shí)，即使構件沒(méi)有倒塌，也會(huì )因為不具備所需的彎曲能力而被宣布為損壞。
構件在力的作用下會(huì )變形,還會(huì )產(chǎn)生位移,例如高樓在大風(fēng)作用下出現的搖擺,越高處的位移可能越大。我們須設法抵抗或減弱這些位移,構件的某些部位通過(guò)增加約束而使受力位移得到控制。從簡(jiǎn)易的獨木橋發(fā)展到桁架橋,又由木桁架橋啟發(fā)了桁架式建筑的產(chǎn)生,人們對力學(xué)的認識逐步深入,對材料和結構的類(lèi)型的選擇運用也越來(lái)越科學(xué)。
我們初步地獲得了這樣一些概念,即不同的材料其強度各不相同,而對于相同材料組成的構件,不同的構造其剛度也不同。此外,還有一個(gè)重要的概念叫穩定。