《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、結(jié)構(gòu)力學(xué)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息英文名稱(chēng)Structural Mechanics課程編號(hào)3421040課程類(lèi)型專(zhuān)業(yè)必修課程學(xué)分3課程學(xué)時(shí)54適用專(zhuān)業(yè)工程管理專(zhuān)業(yè)先修課程高等數(shù)學(xué) 材料力學(xué) 理論力學(xué)后修課程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 橋梁工程 道路工程 等專(zhuān)業(yè)課程二、課程性質(zhì)與定位本課程是工程管理專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主要的技術(shù)基礎(chǔ)課。是該專(zhuān)業(yè)必修課，在專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中處于關(guān)鍵地位。本課程實(shí)在學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)等課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握桿件結(jié)構(gòu)的計(jì)算原理和方法，了解各類(lèi)桿件的受力性能，培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算等方面的能力，為學(xué)習(xí)有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程及進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打好力學(xué)的基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)

2、習(xí)，使學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本概念，基本理論和分析方法。理解不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算的特點(diǎn)。學(xué)會(huì)土木工程中典型結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計(jì)算方法。為后續(xù)課程和今后的專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。2.能力目標(biāo)（1）分析能力：對(duì)常用的桿件結(jié)構(gòu)具有選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖的能力，并能根據(jù)具體問(wèn)題選擇恰當(dāng)?shù)姆治觥⒂?jì)算方法。（2）計(jì)算能力：具有對(duì)各種靜定、超靜定結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的能力，初步使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算。（3）判斷能力：具有對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核、對(duì)內(nèi)力分布的合理性做出定性判斷的能力。（4）自學(xué)能力：具有自學(xué)和閱讀結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)參考書(shū)的能力。3.素質(zhì)目標(biāo)學(xué)生具備一定的工程意識(shí)，具有一定的結(jié)構(gòu)力學(xué)概念分析能力，具備吃苦耐勞的精神、愛(ài)崗

3、敬業(yè)的思想，實(shí)事求是的工作作風(fēng)和創(chuàng)新意識(shí)，為達(dá)到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、研究、管理這一人才培養(yǎng)目標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四、主要內(nèi)容和要求第一章 緒論【目的要求】1、掌握 桿件結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)和支座的基本類(lèi)型、計(jì)算簡(jiǎn)圖的機(jī)動(dòng)特征和受力特征。2、熟悉 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的概念和確定計(jì)算簡(jiǎn)圖的原則。3、了解 結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的性質(zhì)及其主要內(nèi)容。【教學(xué)設(shè)計(jì)建議】結(jié)合實(shí)際生活中的力學(xué)問(wèn)題引出結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的對(duì)象和任務(wù)。結(jié)合工程實(shí)例講解結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的選定?！局v授內(nèi)容】1、結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)2、荷載的分類(lèi)3、結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖4、支座和結(jié)點(diǎn)的類(lèi)型5、結(jié)構(gòu)的分類(lèi)第二章 平面體系的計(jì)算自由度【目的要求】1、 掌握 幾何不變體系的基本組成規(guī)則，

4、能正確地運(yùn)用這些規(guī)則分析常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的幾何組成。2、熟悉 幾何不變體系、幾何可變體系、瞬變體系以及剛片、自由度、約束等的概念。3、了解 靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)在幾何組成方面的區(qū)別?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)建議】結(jié)合多媒體教學(xué)，借助動(dòng)畫(huà)效果更好的理解和掌握幾何不變體系的基本組成規(guī)則?！局v授內(nèi)容】1、概述2、平面體系的計(jì)算自由度3、幾何不變體系的基本組成規(guī)則4、瞬變體系5、機(jī)動(dòng)分析示例6、幾何構(gòu)造與靜定性的關(guān)系【自學(xué)內(nèi)容】1、三剛片體系中虛鉸在無(wú)窮遠(yuǎn)處的情況第三章 靜定梁和靜定剛架【目的要求】1、掌握 用截面法計(jì)算梁的任意截面內(nèi)力；用區(qū)段疊加法繪制梁的彎矩圖以及剪力圖，并能校核；靜定平面剛架支座反力的計(jì)算；靜定平面剛

5、架內(nèi)力計(jì)算及彎矩圖、剪力圖、軸力圖的繪制。2、熟悉 多跨靜定梁內(nèi)力圖的繪制；靜定平面剛架的幾何構(gòu)造及其特點(diǎn)。3、了解 內(nèi)力微分關(guān)系校核?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)建議】結(jié)合實(shí)際結(jié)構(gòu)講解梁和剛架的幾何組成及受力特點(diǎn)。請(qǐng)同學(xué)們課后觀察一下身邊的梁和剛架結(jié)構(gòu)，課上可以進(jìn)行交流討論?！局v授內(nèi)容】1、單跨靜定梁2、多跨靜定梁3、靜定平面剛架4、少求或不求反力繪制彎矩圖5、靜定結(jié)構(gòu)的特性【自學(xué)內(nèi)容】1、靜定空間剛架第四章 靜定拱【目的要求】1、掌握 三鉸拱在豎向荷載作用下支座反力和內(nèi)力的計(jì)算公式，并能利用公式計(jì)算三鉸拱的支座反力和任一截面的內(nèi)力。2、熟悉 三鉸拱的受力特點(diǎn)；拱的合理拱軸線(xiàn)的概念。3、了解 三鉸拱的組成特點(diǎn)

6、【教學(xué)設(shè)計(jì)建議】作為拱橋最多的國(guó)家，可以簡(jiǎn)單講述一下我國(guó)拱橋的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀。通過(guò)圖片認(rèn)識(shí)國(guó)內(nèi)外的著名拱橋，增加同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣。結(jié)合汶川地震拱橋報(bào)告，進(jìn)一步講解拱橋的受力特點(diǎn)?！局v授內(nèi)容】1、概述2、三鉸拱的計(jì)算3、三鉸拱的合理拱軸線(xiàn)第五章 靜定平面桁架【目的要求】1、掌握 桁架桿件軸力的計(jì)算；能正確判斷桁架的幾何組成，靈活運(yùn)用結(jié)點(diǎn)法、截面法、結(jié)點(diǎn)法和截面法聯(lián)合應(yīng)用計(jì)算桁架桿件的軸力；零桿的判斷以及對(duì)稱(chēng)性的利用。2、熟悉 桁架的受力特點(diǎn)；組合結(jié)構(gòu)桿件內(nèi)力的計(jì)算，能分清組合結(jié)構(gòu)中的梁式桿和鏈桿，并正確運(yùn)用結(jié)點(diǎn)法、截面法計(jì)算兩類(lèi)桿件的內(nèi)力。3、了解 桁架的幾何組成分類(lèi)?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)建議】請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)

7、說(shuō)見(jiàn)過(guò)的桁架結(jié)構(gòu)，找出典型桁架進(jìn)行講解，加深同學(xué)們對(duì)桁架結(jié)構(gòu)的組成和受力的掌握?！局v授內(nèi)容】1、平面桁架的計(jì)算簡(jiǎn)圖2、結(jié)點(diǎn)法3、截面法4、截面法和結(jié)點(diǎn)法的聯(lián)合應(yīng)用【自學(xué)內(nèi)容】1、各式桁架比較2、組合結(jié)構(gòu)的計(jì)算3、用零載法分析體系的幾何構(gòu)造第六章 結(jié)構(gòu)位移計(jì)算【目的要求】1、掌握 荷載作用下各種結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算；圖乘法在荷載作用下梁和剛架的位移計(jì)算。2、熟悉 實(shí)功、虛功、廣義力、廣義位移的概念；虛功、虛功原理的意義及其應(yīng)用條件；單位荷載法計(jì)算位移的一般公式、公式的意義以及應(yīng)用條件。3、了解 溫度改變及支座移動(dòng)作用下的位移計(jì)算?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)建議】由于學(xué)生對(duì)于本章節(jié)的內(nèi)容理論基礎(chǔ)比較薄弱，提前把預(yù)習(xí)提綱

8、提供給學(xué)生，讓學(xué)生課前自學(xué)有關(guān)虛功等內(nèi)容，提高課上教學(xué)效果。用1、2個(gè)工程實(shí)例，貫穿于整個(gè)章節(jié)來(lái)講解結(jié)構(gòu)上分別受到荷載、溫度變化、支座移動(dòng)作用下的位移計(jì)算。最后結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)疊加，從而得到結(jié)構(gòu)受多種作用共同作用下的位移計(jì)算結(jié)果?！局v授內(nèi)容】1、概述2、變形體系的虛功原理3、位移計(jì)算的一般公式 單位荷載法4、靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的位移計(jì)算5、圖乘法6、靜定結(jié)構(gòu)溫度變化時(shí)的位移計(jì)算7、靜定結(jié)構(gòu)支座移動(dòng)時(shí)的位移計(jì)算8、線(xiàn)彈性結(jié)構(gòu)的互等定理【自學(xué)內(nèi)容】1、空間剛架的位移計(jì)算公式第七章 力法【目的要求】1、掌握 超靜定結(jié)構(gòu)的概念及超靜定次數(shù)的判定；力法基本結(jié)構(gòu)的選取、力法典型方程的建立、方程中各項(xiàng)系數(shù)和自

9、由項(xiàng)的計(jì)算；力法計(jì)算在荷載作用下l2個(gè)基本未知量的超靜定直桿結(jié)構(gòu)的計(jì)算；力法求解剛架內(nèi)力；會(huì)利用對(duì)稱(chēng)條件簡(jiǎn)化計(jì)算，熟練掌握等代結(jié)構(gòu)的取法；超靜定結(jié)構(gòu)位移計(jì)算以及內(nèi)力圖的校核。2、熟悉 根據(jù)變形條件建立力法典型方程的物理意義；力法求解桁架及排架結(jié)構(gòu)。3、了解 用力法求解溫度變化以及支座移動(dòng)作用所引起的超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力；通過(guò)和靜定結(jié)構(gòu)比較，了解超靜定結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)建議】通過(guò)和靜定結(jié)構(gòu)比較，了解超靜定結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)；強(qiáng)化力法解題的總體思路是變超靜定結(jié)構(gòu)為靜定結(jié)構(gòu)去計(jì)算。用1、2個(gè)工程實(shí)例，貫穿于整個(gè)章節(jié)來(lái)講解結(jié)構(gòu)上分別受到荷載、溫度變化、支座移動(dòng)作用下的內(nèi)力和位移計(jì)算?！局v授內(nèi)容】1、概述2

10、、超靜定次數(shù)的確定3、力法的基本概念4、力法的典型方程5、力法的計(jì)算步驟和示例6、對(duì)稱(chēng)性的利用7、超靜定結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算8、最后內(nèi)力圖的校核9、超靜定結(jié)構(gòu)的特性【自學(xué)內(nèi)容】1、溫度變化時(shí)超靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算2、支座移動(dòng)時(shí)超靜定結(jié)構(gòu)的計(jì)算3、用彈性中心法計(jì)算無(wú)鉸拱4、兩鉸拱及系桿拱第八章 位移法【目的要求】1、掌握 位移法的基本概念；正確判斷位移法的基本未知量；熟悉等截面直桿的形常數(shù)及其物理意義；記住常用的固端彎矩值；運(yùn)用位移法基本體系和典型方程解荷載作用下剛架內(nèi)力及內(nèi)力圖繪制；對(duì)稱(chēng)性利用；2、熟悉 位移法桿端力、桿端位移的正負(fù)號(hào)規(guī)定。3、了解 直接用平衡條件建立位移法基本方程【教學(xué)設(shè)計(jì)建議】 要求學(xué)

11、生先掌握桿件在受到單位結(jié)點(diǎn)位移或荷載作用下的的變形，再進(jìn)行彎矩圖的繪制，提高做題的準(zhǔn)確度。對(duì)比力法，講解位移法的解題思路和步驟。請(qǐng)同學(xué)們討論力法和位移法的相同和不同之處，通過(guò)例題，討論使用哪種方法解題更為簡(jiǎn)便，或?qū)煞N方法聯(lián)合應(yīng)用，最后做總結(jié)?！局v授內(nèi)容】1、概述2、等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移方程3、位移法的基本未知量和基本方程4、位移法的典型方程及計(jì)算步驟5、直接用平衡條件建立位移法基本方程6、對(duì)稱(chēng)性的利用【自學(xué)內(nèi)容】有側(cè)移的斜柱剛架溫度變化時(shí)的計(jì)算第九章 漸進(jìn)法【目的要求】1、掌握 力矩分配法中符號(hào)規(guī)定；力矩分配法的物理意義及其應(yīng)用條件；應(yīng)用力矩分配法計(jì)算連續(xù)梁和無(wú)側(cè)移剛架；對(duì)稱(chēng)性的利用。2、熟

12、悉 理解轉(zhuǎn)動(dòng)剛度、分配系數(shù)和傳遞系數(shù)的物理意義。3、了解 無(wú)剪力分配法計(jì)算有側(cè)移剛架的步驟?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)建議】結(jié)合上課的教學(xué)樓進(jìn)行展開(kāi)講解，掌握力矩分配法的應(yīng)用。引入概念結(jié)構(gòu)力學(xué)的思想，力矩分配法適合于腦算，可以快速的對(duì)結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行初步估算。【講授內(nèi)容】1、概述2、力矩分配法的基本原理3、用力矩分配法計(jì)算連續(xù)和無(wú)側(cè)移剛架4、無(wú)剪力分配法【自學(xué)內(nèi)容】1、剪力分配法第十章 矩陣位移法（自學(xué)）【目的要求】1、掌握 等截面直桿的單元?jiǎng)偠染仃嚕鴺?biāo)變換。結(jié)構(gòu)的整體剛度矩陣。等效結(jié)點(diǎn)荷載，荷載列陣的形成；矩陣位移法的計(jì)算步驟。2、熟悉 矩陣位移法的基本思路；3、了解 剛度矩陣的物理意義以及用矩陣位移法計(jì)算連

13、續(xù)梁、平面剛架、桁架和組合結(jié)構(gòu)的電算程序?！局v授內(nèi)容】1、概述2、單元?jiǎng)偠染仃?、單元?jiǎng)偠染仃嚨淖鴺?biāo)轉(zhuǎn)換4、結(jié)構(gòu)的原始剛度矩陣5、支承條件的引入6、非結(jié)點(diǎn)荷載的處理7、矩陣位移法的計(jì)算步驟及示例8、幾點(diǎn)補(bǔ)充說(shuō)明第十一章 影響線(xiàn)及其應(yīng)用【目的要求】1、掌握 影響線(xiàn)的基本概念，搞清影響線(xiàn)與內(nèi)力圖的區(qū)別；用靜力法和機(jī)動(dòng)法繪制靜定梁的影響線(xiàn)；用影響線(xiàn)進(jìn)行量值的計(jì)算和三角形影響線(xiàn)下最不利荷載位置的確定。2、熟悉 多跨靜定梁的影響線(xiàn)；桁架的影響線(xiàn)；連續(xù)梁內(nèi)力影響線(xiàn)形狀的確定。3、了解 間接荷載作用下的影響線(xiàn)；簡(jiǎn)支梁彎矩包絡(luò)圖和絕對(duì)最大彎矩。【教學(xué)設(shè)計(jì)建議】通過(guò)廠房吊車(chē)梁等實(shí)例，加深同學(xué)對(duì)影響線(xiàn)概念的理解；

14、明確通過(guò)繪制彎矩包絡(luò)可以確定最不利受力截面和數(shù)值，為下一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算提供依據(jù)?！局v授內(nèi)容】1、概述2、用靜力法作單跨靜定梁的影響線(xiàn)3、間接荷載作用下的影響線(xiàn)4、用機(jī)動(dòng)法作單跨靜定梁的影響線(xiàn)5、多跨靜定梁的影響線(xiàn)6、利用影響線(xiàn)求量值7、最不利荷載位置8、簡(jiǎn)支梁的絕對(duì)最大彎矩9、簡(jiǎn)支梁的包絡(luò)圖【自學(xué)內(nèi)容】1、桁架的影響線(xiàn)2、鐵路和公路的標(biāo)準(zhǔn)荷載制3、換算荷載4、超靜定結(jié)構(gòu)影響線(xiàn)做法概述5、連續(xù)梁的均布活載最不利位置及包絡(luò)圖五、教學(xué)條件六、學(xué)時(shí)分配建議表理論教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)第一章 緒論2第二章 平面體系機(jī)動(dòng)分析6第三章 靜定梁和靜定剛架6第四章 靜定拱2第五章 靜定平面桁架4第六章 結(jié)構(gòu)位移計(jì)算1

15、0第七章 力法10第八章 位移法6第九章 漸進(jìn)法4第十一章 影響線(xiàn)及其應(yīng)用4合計(jì)54七、實(shí)施建議1、教學(xué)組織（1）課堂講授課堂教學(xué)中積極利用“啟發(fā)式”和“探究式”的方法進(jìn)行教學(xué)。盡量從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)講解理論知識(shí)和方法，啟發(fā)學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性。同時(shí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，注重學(xué)生邏輯性思維和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。（2）自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)是學(xué)生獲取與鞏固知識(shí)的輔助方式，本課程的教學(xué)要注意對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)，積極探索。學(xué)生可以利用相應(yīng)參考書(shū)通過(guò)自學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)。（3）課外教學(xué)活動(dòng)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，通過(guò)本學(xué)校的精品課程網(wǎng)站，提供給學(xué)生更多的課程資源，

16、學(xué)生可以在網(wǎng)上觀看課程視頻，同時(shí)和教師實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上答疑、討論。 組織學(xué)生開(kāi)展“結(jié)構(gòu)模型大賽”等教學(xué)活動(dòng)，鍛煉學(xué)生理論和實(shí)際相結(jié)合的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。（4）作業(yè)獨(dú)立完成作業(yè)是學(xué)生學(xué)好本課程的一項(xiàng)重要的、必不可少的工作。作業(yè)內(nèi)容以教材中的習(xí)題為主，通過(guò)這些習(xí)題的練習(xí)，逐步加深對(duì)課程中各種概念的理解、熟悉分析和計(jì)算方法，達(dá)到基本掌握本課程主要內(nèi)容的目的。2、教材選編根據(jù)本門(mén)課的課程基本要求，學(xué)時(shí)情況及學(xué)生實(shí)際情況，教材理論部分內(nèi)容要通俗易懂，由淺及深，例題部分應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)踐，增加現(xiàn)有新結(jié)構(gòu)的計(jì)算和講解。還要考慮學(xué)生后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的需要，及時(shí)更新和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，更好的和后續(xù)課程銜接。3、教學(xué)團(tuán)隊(duì)主講教師2名，具有碩士以上學(xué)歷，具有3年以上授課經(jīng)驗(yàn)；負(fù)責(zé)專(zhuān)題講座、教學(xué)研究人員2名，具有博士以上學(xué)歷；助教1名，碩士以上學(xué)歷，負(fù)責(zé)教輔工作。4、教學(xué)評(píng)價(jià)課程考核方式采用閉卷考試。結(jié)業(yè)成績(jī)?cè)u(píng)定采用考生成績(jī)和平時(shí)成績(jī)（均為百分制）加權(quán)確定，考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)分別占70%和30%。平時(shí)成績(jī)根據(jù)出勤、學(xué)生作業(yè)、課堂表現(xiàn)、課程網(wǎng)站參加討論情況、參加結(jié)構(gòu)模型比賽情況等綜合評(píng)定。5、教學(xué)資源（1）教材李廉錕.結(jié)構(gòu)力學(xué)（第四版）.北京：高等教育出版社（2）參考書(shū)目1龍馭球.包世華.結(jié)構(gòu)力學(xué)教程.北京：高等教育出版社；2 HYPER