結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)與地震作用教學(xué)大綱

結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)與地震作用教學(xué)大綱課程中文名稱：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)與地震作用課程英文名稱：IntroductiontotheFundamentalsofVibrationTheory課程編號(hào)：K1259學(xué)分：2.5學(xué)時(shí)：40（其中：講課學(xué)時(shí)：38實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：2實(shí)踐學(xué)時(shí)：0）先修課程：高等數(shù)學(xué)Ⅰ一/二、線性代數(shù)Ⅰ、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)Ⅰ、理論力學(xué)、荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)適用專業(yè)：土木工程課程類別：專業(yè)核心課程/必修使用教材：《結(jié)構(gòu)力學(xué)Ⅱ?qū)ｎ}教程》，龍馭球、包世華、袁駟主編，高等教育出版社，2018年8月第四版；《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》，李國(guó)強(qiáng)、李杰、陳素文、陳建兵編著，中國(guó)建筑出版社，2014年8月第四版；開(kāi)課單位：土木與建筑學(xué)院一、課程性質(zhì)《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)與地震作用》是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)核心必修課，課程內(nèi)容包括矩陣位移法、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和地震作用三個(gè)部分。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)的矩陣分析方法、結(jié)構(gòu)的動(dòng)力計(jì)算和地震作用的基本理論，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)掌握結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的測(cè)試技術(shù)，為后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程、從事專業(yè)工作以及進(jìn)一步研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)課程總體目標(biāo)：具備應(yīng)用矩陣位移法求解剛架結(jié)構(gòu)及連續(xù)梁等結(jié)構(gòu)靜力位移的能力；具備建立單自由度和雙自由度力學(xué)模型和求解工程問(wèn)題的能力；具備利用振型分解反應(yīng)譜法求解規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)的能力，掌握平扭耦合及雙向水平地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。課程目標(biāo)1：掌握矩陣位移法計(jì)算結(jié)構(gòu)靜力的基本思想；理解矩陣位移法的基本思想，具備利用該方法求解剛架結(jié)構(gòu)以及連續(xù)梁結(jié)構(gòu)位移的能力。課程目標(biāo)2：掌握動(dòng)力方法計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的基本概念、建立單自由及雙自由結(jié)構(gòu)體系的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的方法，具備求解單自由及雙自由結(jié)構(gòu)體系在自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)時(shí)動(dòng)力特性的能力。課程目標(biāo)3：掌握單自由度以及多自由度結(jié)構(gòu)體系的地震作用計(jì)算方法，具備用振型分解反應(yīng)譜法求解規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)的能力，掌握結(jié)構(gòu)平扭耦合時(shí)的地震反應(yīng)特點(diǎn)，及雙向水平地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，理解時(shí)程分析法求解結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的基本原理。課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)權(quán)重課程目標(biāo)1：掌握矩陣位移法計(jì)算結(jié)構(gòu)靜力的基本思想；理解矩陣位移法的基本思想，具備利用該方法求解剛架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)以及連續(xù)梁結(jié)構(gòu)位移和單元內(nèi)力的能力。畢業(yè)要求1.工程知識(shí)：掌握本領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)體系，對(duì)土木工程核心知識(shí)有深刻的認(rèn)識(shí)，能夠解決土木工程中的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)校核、結(jié)構(gòu)加固及其他相關(guān)復(fù)雜工程問(wèn)題。1.3能夠解決土木工程中的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)校核、結(jié)構(gòu)加固及其他相關(guān)復(fù)雜工程問(wèn)題。0.1課程目標(biāo)2：掌握動(dòng)力方法計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的基本概念、建立單自由及雙自由結(jié)構(gòu)體系的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的方法，具備求解單自由及雙自由結(jié)構(gòu)體系在自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)時(shí)動(dòng)力特性的能力。畢業(yè)要求2.問(wèn)題分析：畢業(yè)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理對(duì)土木工程中的各類復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行深入分析，并通過(guò)查閱文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)比研究，從而獲得與研究目的有關(guān)的結(jié)論與資料，進(jìn)一步做出正確的分析方法與技術(shù)路線。2.2能夠從土木工程問(wèn)題中提取力學(xué)模型，進(jìn)行研究和分析，獲得有效結(jié)論。0.15課程目標(biāo)3：掌握單自由度以及多自由度結(jié)構(gòu)體系的地震作用計(jì)算方法，具備用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法求解規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)的能力。2.3能從土木工程復(fù)雜問(wèn)題中，利用專業(yè)基本原理來(lái)分析問(wèn)題和研究問(wèn)題，并獲得有效結(jié)論。0.1三、教學(xué)內(nèi)容及要求（應(yīng)包含各章節(jié)1.教學(xué)內(nèi)容2.重難點(diǎn)3.考核要點(diǎn)4.教學(xué)方法5.作業(yè)安排）第一章 矩陣位移法1 教學(xué)內(nèi)容(1) 概述(2) 結(jié)構(gòu)體系的數(shù)值化(3) 單元分析(4) 連續(xù)梁的整體剛度矩陣(5) 剛架的整體剛度矩陣(6) 矩陣位移法的計(jì)算步驟2 重、難點(diǎn)(1) 結(jié)構(gòu)體系的坐標(biāo)系建立，按先處理法對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)值化與位移編碼(2) 單元?jiǎng)偠染仃囋谡w坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系中的變化方法(3) 剛架的單元?jiǎng)偠染仃?、連續(xù)梁剛度矩陣的形成方法(4) 根據(jù)定位向量形成整體結(jié)構(gòu)的整體剛度矩陣及結(jié)點(diǎn)荷載向量3 考核要點(diǎn)矩陣位移法的基本原理；單元?jiǎng)偠染仃嚭涂倓偠染仃嚨男再|(zhì)和特點(diǎn)；等效結(jié)點(diǎn)荷載的計(jì)算；利用矩陣位移法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。4 教學(xué)方法講授、板書(shū)與PPT5 作業(yè)安排《結(jié)構(gòu)力學(xué)Ⅱ?qū)ｎ}教程》，習(xí)題11-1、11-2、11-3、11-6、11-8第二章 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)1 教學(xué)內(nèi)容(1) 結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算的特點(diǎn)與動(dòng)力自由度(2) 單自由度體系的自由振動(dòng)(3) 單自由度體系的強(qiáng)迫振動(dòng)(4) 阻尼對(duì)振動(dòng)的影響(5) 雙自由度體系的自由振動(dòng)（柔度法和剛度法）(6) 雙自由度體系在簡(jiǎn)諧荷載下的強(qiáng)迫振動(dòng)(7) 多自由度體系的自由振動(dòng)（柔度法和剛度法）(8) 多自由度體系主振型的正交性2 重、難點(diǎn)(1) 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力自由度；結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程的建立；動(dòng)力系數(shù)計(jì)算以及阻尼比對(duì)結(jié)構(gòu)的影響；(2) 單自由度體系的自振頻率計(jì)算；(3) 兩個(gè)自由度體系的振動(dòng)頻率和主振型計(jì)算；(4) 阻尼比對(duì)結(jié)構(gòu)的影響；(5) 單自由度體系和多自由度體系在簡(jiǎn)諧荷載下的強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算；3 考核要點(diǎn)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本概念；柔度法和剛度法建立結(jié)構(gòu)體系的運(yùn)動(dòng)方程；單自由度體系的自振頻率計(jì)算；兩個(gè)自由度體系的振動(dòng)頻率和振型計(jì)算；單自由度體系在簡(jiǎn)諧荷載下的強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算。4 教學(xué)方法講授、板書(shū)與PPT5 作業(yè)安排《結(jié)構(gòu)力學(xué)Ⅱ?qū)ｎ}教程》，習(xí)題12-4、12-8、12-10、12-14、12-18、12-20第三章 地震作用1 教學(xué)內(nèi)容(1) 概述(2) 單自由度體系的彈性地震反應(yīng)分析(3) 單自由度體系的水平地震作用與反應(yīng)譜(4) 多自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析(5) 多自由度彈性體系的最大地震反應(yīng)與水平地震作用(6) 豎向地震作用(7) 結(jié)構(gòu)平扭耦合地震反應(yīng)與雙向水平地震影響(8) 結(jié)構(gòu)非彈性地震反應(yīng)時(shí)程分析2 重、難點(diǎn)(1) 單質(zhì)點(diǎn)彈性體系水平地震作用——反應(yīng)譜法，多質(zhì)點(diǎn)彈性體系水平地震作用的底部剪力法(2) 多質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震反應(yīng)，多質(zhì)點(diǎn)彈性體系水平地震作用的振型分解反應(yīng)譜法(3) 結(jié)構(gòu)的雙向水平地震影響(4) 結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)時(shí)程分析3 考核要點(diǎn)地震反應(yīng)和地震作用的概念；地震反應(yīng)譜和設(shè)計(jì)反應(yīng)譜；振型分解反應(yīng)譜法；結(jié)構(gòu)基本周期的近似計(jì)算；結(jié)構(gòu)的雙向水平地震效應(yīng)計(jì)算；地震反應(yīng)時(shí)程分析中的加速度假定與簡(jiǎn)化計(jì)算方法。4 教學(xué)方法講授、板書(shū)與PPT5 作業(yè)安排《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》（第四版）、第3章，二、計(jì)算題的第2小題四、學(xué)時(shí)分配及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐章節(jié)教學(xué)內(nèi)容支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)分配講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐第1章矩陣位移法《結(jié)構(gòu)力學(xué)Ⅱ?qū)ｎ}教程》概述；結(jié)構(gòu)體系的數(shù)值化；單元分析；連續(xù)梁的整體剛度矩陣；剛架的整體剛度矩陣；矩陣位移法的計(jì)算步驟。課程目標(biāo)18第2章結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)《結(jié)構(gòu)力學(xué)Ⅱ?qū)ｎ}教程》結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算的特點(diǎn)與動(dòng)力自由度；單自由度體系的自由振動(dòng)；單自由度體系的強(qiáng)迫振動(dòng)；阻尼對(duì)振動(dòng)的影響；雙自由度體系的自由振動(dòng)（柔度法和剛度法）；雙自由度體系在簡(jiǎn)諧荷載下的強(qiáng)迫振動(dòng)；多自由度體系的自由振動(dòng)（柔度法和剛度法）；多自由度體系主振型的正交性。課程目標(biāo)2142第3章地震作用《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》概述；單自由度體系的彈性地震反應(yīng)分析；單自由度體系的水平地震作用與反應(yīng)譜；多自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析；多自由度彈性體系的最大地震反應(yīng)與水平地震作用；結(jié)構(gòu)的雙向水平地震效應(yīng)計(jì)算；地震反應(yīng)時(shí)程分析中的加速度假定與簡(jiǎn)化計(jì)算方法。課程目標(biāo)316合計(jì)382五、考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1.課程考核方式：考試。2.課程成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)課程成績(jī)=平時(shí)考核成績(jī)×20%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)×10%+期末考試成績(jī)×70%。成績(jī)的具體構(gòu)成如下：考核形式分值考核細(xì)則平時(shí)成績(jī)20%平時(shí)作業(yè)10每章內(nèi)容給學(xué)生布置一定量的習(xí)題，主要考核學(xué)生對(duì)該章內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)的梳理和掌握程度，計(jì)算全部作業(yè)的平均成績(jī)?cè)侔?0%計(jì)入總成績(jī)。課堂表現(xiàn)10通過(guò)對(duì)學(xué)生提問(wèn)考核學(xué)生參與課堂的積極性，以及采用課堂測(cè)驗(yàn)的方式來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生的聽(tīng)課效果，最后按10%計(jì)入課程總成績(jī)。實(shí)驗(yàn)成績(jī)10%課程實(shí)驗(yàn)10參加實(shí)驗(yàn)課程，按實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)滿分10分計(jì)入課程總成績(jī)。期末考試70%期末考試卷面成績(jī)70試卷題型包括填空題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題和綜合分析應(yīng)用題等，以卷面成績(jī)的70%計(jì)入課程總成績(jī)。六、參考書(shū)目（1）.《結(jié)構(gòu)力學(xué)教程（Ⅱ）》，龍馭球、包世華編，高等教育出版社，2011年第1版（2）.《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》，劉章軍、陳建兵編著，中國(guó)水利水電出版社，2012年第1版（3）.《結(jié)構(gòu)力學(xué)（下冊(cè)）》，朱慈勉、張偉平編著，高等教育出版社，2018年第3版（4）.《建筑抗震設(shè)計(jì)》，郭繼武編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006年第2版七、