《建筑力學(xué)》-陶陽 教案大綱

《建筑力學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課適用專業(yè)：工程管理、交通工程、環(huán)境工程等學(xué)分：4學(xué)分總學(xué)時：68學(xué)時，其中理論學(xué)時:60學(xué)時,實驗學(xué)時:8學(xué)時先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理后續(xù)課程：建筑結(jié)構(gòu)二、課程教學(xué)目標(biāo)《建筑力學(xué)》課程是工程管理專業(yè)中一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究對象為建筑結(jié)構(gòu)中的桿件結(jié)構(gòu)或簡化為桿件的結(jié)構(gòu)體系。本課程研究桿件結(jié)構(gòu)體系的受力計算理論和分析方法，主要教學(xué)內(nèi)容包括：物體系統(tǒng)的平衡方程及其應(yīng)用；桿件在基本變形下的內(nèi)力計算和內(nèi)力圖繪制，基本變形下桿件的應(yīng)力和位移計算，并進行強度和剛度計算；測試材料力學(xué)性能實驗的基礎(chǔ)知識。壓桿穩(wěn)定的概念和壓桿臨界荷載和臨界應(yīng)力計算和穩(wěn)定計算。組合變形的分析方法；靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計算方法；用力法和位移法求解簡單超靜定結(jié)構(gòu)，漸進法的基本概念。初步學(xué)會應(yīng)用工程力學(xué)的知識和方法分析和解決一些簡單的工程實際問題，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及將來從事工程管理專業(yè)相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。通過課堂學(xué)習(xí)，課外自學(xué)以及查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻資料等學(xué)習(xí)活動提高學(xué)生獲取知識的能力，了解力學(xué)基礎(chǔ)理論的發(fā)展歷史；能根據(jù)研究問題的要求，選取適當(dāng)?shù)牧W(xué)計算簡圖；能利用靜力平衡方程計算工程結(jié)構(gòu)的支座反力和內(nèi)力；

能根據(jù)內(nèi)力計算方法判斷工程結(jié)構(gòu)的危險截面；

能對工程結(jié)構(gòu)進行材料、截面形狀和尺寸的設(shè)計；

能對工程結(jié)構(gòu)的進行強度、剛度校核；通過研究性學(xué)習(xí)小組對基本理論公式的推導(dǎo)，提高對理論適用條件的認(rèn)識能力；結(jié)合本課程的特點，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維的能力；通過研究性學(xué)習(xí)小組的課堂匯報，提高語言表達能力。在課堂內(nèi)外以教師和工程師專業(yè)素質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，在教學(xué)工程中結(jié)合授課教師的工程經(jīng)驗，潛移默化地進行職業(yè)道德的熏陶，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德，包括愛崗敬業(yè)、誠實守信、遵守相關(guān)的法律法規(guī)等；通過研究型教學(xué)活動中合作小組的形式培養(yǎng)良好的團隊協(xié)作、協(xié)調(diào)人際關(guān)系的能力；通過對力學(xué)基本理論和方法的教與學(xué)，培養(yǎng)對新知識、新技能的學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力。課程教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點1.明確建筑力學(xué)的研究對象和任務(wù)，了解結(jié)構(gòu)的計算簡圖和桿系結(jié)構(gòu)的分類，了解變形固體及其基本假定和桿件的幾何特征與基本變形形式。各類結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用簡況和發(fā)展及前景，包括材料、結(jié)構(gòu)形式、計算理論等方面。畢業(yè)要求42.掌握靜力學(xué)公理；了解約束與約束力的概念，熟悉最常見最基本的約束；理解并掌握物體的受力分析方法。畢業(yè)要求4，103.了解力、力矩、力偶的概念；掌握各種類型力系的簡化方法和簡化結(jié)果；熟練掌握用平面任意力系的平衡方程求解問題。畢業(yè)要求4，104.了解空間任意力系的簡化方法、平衡條件和平衡方程，掌握重心的坐標(biāo)公式和組合物體的重心計算。畢業(yè)要求4，105.熟練繪制基本變形桿件的內(nèi)力圖，掌握基本變形的應(yīng)力和變形計算，掌握基本變形桿件的強度與剛度計算。了解組合變形的分析方法。熟悉常用截面的幾何性質(zhì)，了解較復(fù)雜的截面圖形形心主慣性矩的計算步驟與方法。畢業(yè)要求4，106.理解壓桿的穩(wěn)定性概念，會計算理想中心受壓直桿的臨界應(yīng)力，并進行穩(wěn)定性計算。畢業(yè)要求4，107.對材料的基本力學(xué)性能及其測試方法有初步認(rèn)識畢業(yè)要求4，108.掌握靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算和內(nèi)力圖的繪制，掌握用圖乘法計算荷載作用下結(jié)構(gòu)的位移。畢業(yè)要求4，109.掌握用力法和位移法求解簡單超靜定結(jié)構(gòu)，了解漸進法的基本概念。畢業(yè)要求4，1010.通過課程知識學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生將理論與實際相結(jié)合的能力，增強工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，為職業(yè)工程師的培養(yǎng)奠定理論基礎(chǔ)。畢業(yè)要求9，10三、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求1．緒論（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1）教學(xué)要求：明確建筑力學(xué)的研究對象和任務(wù)，了解結(jié)構(gòu)的計算簡圖和桿系結(jié)構(gòu)的分類，了解變形固體及其基本假定和桿件的幾何特征與基本變形形式。各類結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用簡況和發(fā)展及前景，包括材料、結(jié)構(gòu)形式、計算理論等方面。教學(xué)內(nèi)容：（1）建筑力學(xué)的研究對象（2）建筑力學(xué)的任務(wù)（3）剛體與變形體的概念（4）變形固體基本假設(shè)及基本概念（5）建筑力學(xué)的特點及學(xué)習(xí)方法（6）結(jié)構(gòu)的計算簡圖2．力的概念與物體的受力分析（支撐課程教學(xué)目標(biāo)2，3，4）教學(xué)要求：掌握靜力學(xué)五條公理；了解約束與約束力的概念，熟悉最常見最基本的約束；理解并掌握物體的受力分析方法。教學(xué)內(nèi)容：（1）力的概念（2）靜力學(xué)公理（3）約束和約束反力（4）物體的受力分析和受力圖3．平面匯交力系與平面力偶系（支撐課程教學(xué)目標(biāo)2，3）教學(xué)要求：了解力的投影、力矩、力偶的概念；理解平面匯交力系合成與平衡幾何法，熟練掌握平面匯交力系合成與平衡解析法；熟練掌握計算平面力偶系的合成與平衡。教學(xué)內(nèi)容：（1）平面匯交力系合成與平衡的幾何法（2）平面匯交力系合成與平衡的解析法（3）力對點的矩（4）平面力偶理論4．平面任意力系（支撐課程教學(xué)目標(biāo)2，3，4）教學(xué)要求：理解力的平移定理；掌握平面任意力系的簡化方法；熟練地計算主矢和主矩；會應(yīng)用各種類型的平衡條件和平衡方程求解單個物體和簡單物體系統(tǒng)的平衡問題；對平面任意力系的平衡問題，能熟練地取分離體和應(yīng)用各種形式的平衡方程求解。教學(xué)內(nèi)容：（1）平面任意力系的簡化（2）平面任意力系的平衡（3）物體系統(tǒng)的平衡5．空間力系（支撐課程教學(xué)目標(biāo)4，5）教學(xué)要求：了解力對軸之矩、力對點之矩的概念；了解空間任意力系的簡化方法、力系的主矢和主矩計算；理解空間任意力系的平衡條件和平衡方程；掌握重心的坐標(biāo)公式和組合物體的重心計算。教學(xué)內(nèi)容：（1）力對軸之矩、力對點之矩（2）

物體的重心6．桿件的內(nèi)力（支撐課程教學(xué)目標(biāo)5，7）教學(xué)要求：理解桿件變形的基本形式，內(nèi)力的概念，熟練掌握軸向拉壓、扭轉(zhuǎn)和平面彎曲的內(nèi)力計算方法--截面法，熟練掌握軸力、扭矩、彎矩及剪力圖的繪制；熟練掌握根據(jù)梁的彎矩、剪力與荷載集度之間的關(guān)系作梁的剪力、彎矩圖；熟悉簡單荷載下剪力、彎矩圖的特征，并能正確運用疊加原理繪制彎矩圖。教學(xué)內(nèi)容：（1）桿件變形的基本形式（2）軸力與軸力圖（3）扭矩與扭矩圖（4）梁的內(nèi)力與內(nèi)力圖截面的幾何性質(zhì)（支撐課程教學(xué)目標(biāo)5，6，7，8,9）教學(xué)要求：明確靜矩、慣性矩、慣性積、慣性半徑，以及主慣性軸、主慣性矩的定義，并掌握其特征；熟悉常用的截面圖形（如矩形、圓形）的形心主慣性矩的計算公式，并能正確應(yīng)用平行移軸公式計算組合圖形的形心主慣性矩。了解較復(fù)雜的截面圖形形心主慣性矩的計算步驟與方法。教學(xué)內(nèi)容：（1）

截面的靜矩和形心位置（2）極慣性矩·慣性矩·慣性積（3）慣性矩和慣性積的平行移軸公式·組合截面的慣性矩和慣性積8．基本變形桿件的應(yīng)力與變形（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，5，7）教學(xué)要求：理解內(nèi)力、應(yīng)力、位移、變形及應(yīng)變等基本概念；會計算拉壓桿橫截面上應(yīng)力和斜截面的應(yīng)力，以及拉壓桿內(nèi)最大正應(yīng)力和最大切應(yīng)力的計算；理解單向應(yīng)力狀態(tài)的胡克定律；掌握拉壓桿的變形計算；理解扭轉(zhuǎn)變形、切應(yīng)力互等定理、剪切胡克定律等基本概念；熟記實心圓軸和空心圓軸的極慣性矩和扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，會計算橫截面上任一點的切應(yīng)力；了解純剪切應(yīng)力狀態(tài)的特點，以及低碳鋼和鑄鐵等材料扭轉(zhuǎn)破壞現(xiàn)象和破壞原因；會計算圓截面直桿扭轉(zhuǎn)時的變形量；理解對稱彎曲、平面彎曲、純彎曲、中性層、中性軸等基本概念；理解彎曲正應(yīng)力的分布規(guī)律，正確計算正應(yīng)力；了解幾種常用截面的彎曲切應(yīng)力分布規(guī)律，能正確矩形截面計算其最大切應(yīng)力。教學(xué)內(nèi)容：（1）軸向拉壓桿件的應(yīng)力和變形（2）扭轉(zhuǎn)桿件的應(yīng)力和變形（3）平面彎曲桿件的應(yīng)力和變形9．基本變形桿件的強度與剛度（支撐課程教學(xué)目標(biāo)5，7）教學(xué)要求：熟練運用強度條件對拉壓桿進行強度計算；熟練運用等直圓截面桿扭轉(zhuǎn)的強度條件和剛度條件，進行強度計算和剛度計算；熟練運用正應(yīng)力強度條件進行強度計算；了解提高梁的承載能力、合理設(shè)計彎曲梁常用的措施。教學(xué)內(nèi)容：（1）基本概念（2）拉壓桿的強度計算（3）扭轉(zhuǎn)桿件的強度和剛度計算（4）梁的強度和剛度計算10．組合變形（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，5）教學(xué)要求：明確桿件組合變形下計算理及其計算方法；掌握在拉彎組合變形和偏心壓縮下的強度問題的分析方法。教學(xué)內(nèi)容：（1）基本概念與工程實例（2）拉伸(壓縮)與彎曲（3）偏心壓縮（拉伸）壓桿穩(wěn)定（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，6）教學(xué)要求：明確彈性體穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡，理解失穩(wěn)現(xiàn)象、臨界力、臨界應(yīng)力、柔度等概念；理解歐拉公式，掌握歐拉公式的應(yīng)用及歐拉臨界力的計算；理解歐拉公式的適用范圍，能根據(jù)壓桿的柔度正確區(qū)分三類不同的壓桿，并能按不同公式分別計算相應(yīng)的臨界應(yīng)力、臨界力；理解穩(wěn)定條件、穩(wěn)定因數(shù)的意義，掌握壓桿的穩(wěn)定計算方法。教學(xué)內(nèi)容：（1）壓桿穩(wěn)定性的概念（2）細(xì)長中心受壓直桿臨界力的歐拉公式（3）歐拉公式的應(yīng)用范圍·臨界應(yīng)力總圖（4）壓桿的穩(wěn)定計算12．靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，8，9，10）教學(xué)要求：理解幾何幾何不變體系和幾何可變體系的概念，理解瞬變體系的概念，掌握靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)的幾何組成特征。理解靜定平面剛架的組成特點和受力特點，了解工程中靜定剛架的形式，熟練掌握靜定平面剛架內(nèi)力計算方法、內(nèi)力圖的繪制。了解桁架的受力特點、組成特點和計算假定，了解平面桁架的分類，掌握用結(jié)點法和截面法計算桁架的桿件內(nèi)力，掌握零桿判別的方法。理解靜定結(jié)構(gòu)的特性。教學(xué)內(nèi)容：（1）平面體系的幾何組成分析（2）靜定平面剛架（3）靜定平面桁架靜定結(jié)構(gòu)的特性13．靜定結(jié)構(gòu)的位移（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，8，9，10）教學(xué)要求：了解廣義位移的概念和變形體的虛功原理，掌握單位荷載法和結(jié)構(gòu)位移的一般公式，熟練掌握用圖乘法計算荷載作用下結(jié)構(gòu)的位移，了解功的互等定理。教學(xué)內(nèi)容：（1）變形體系的虛功原理（2）位移計算的一般公式單位荷載法（3）圖乘法（4）線彈性結(jié)構(gòu)的互等定理14．超靜定結(jié)構(gòu)（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，9，10）教學(xué)要求：能正確判定超靜定結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，掌握力法的基本原理，熟練掌握用力法求解一次超靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力計算和內(nèi)力圖的繪制；理解位移法的基本概念，理解等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移方程，了解用位移法計算荷載作用下剛架內(nèi)力的思路；了解力矩分配法的基本原理。教學(xué)內(nèi)容：（1）超靜定結(jié)構(gòu)的一般概念（2）力法原理、力法典型方程和舉例（3）等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移方程（4）位移法的典型方程及計算步驟（5）力矩分配法簡介15．工程案例與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育（支撐課程教學(xué)目標(biāo)10）教學(xué)要求：結(jié)合工程實際案例強化學(xué)生知識和能力的創(chuàng)新教育，鼓勵創(chuàng)新和改革，學(xué)會應(yīng)用專業(yè)知識分析和解決實際問題，具備一定的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。教學(xué)內(nèi)容：（1）結(jié)合工程案例，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。 （2）結(jié)合實際工程問題，鼓勵學(xué)生提出解決問題的手段，加強創(chuàng)新教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。注：符號“”為重點內(nèi)容，“”為難點內(nèi)容，“”為既是重點又是難點內(nèi)容。四、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配表序號教學(xué)單元名稱講課實驗上機習(xí)題………1緒論22力的概念與物體的受力分析23平面匯交力系與平面力偶系314平面任意力系315空間力系16桿件的內(nèi)力427截面的幾何性質(zhì)18基本變形桿件的應(yīng)力與變形629基本變形桿件的強度與剛度4110組合變形211壓桿穩(wěn)定412靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力613靜定結(jié)構(gòu)的位移614超靜定結(jié)構(gòu)615工程案例與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育216力學(xué)基礎(chǔ)實驗8合計5288五、教學(xué)組織與方法1．以教師講授法為主，在系統(tǒng)講述本課程的知識要點的基礎(chǔ)上，注重闡明課程的重點和難點，以提高學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和掌握；2．利用多媒體等現(xiàn)代教育技術(shù)，結(jié)合工程應(yīng)用和能力培養(yǎng)，采用基于問題、基于案例、研究性教學(xué)等方法組織本課程教學(xué)。3.定期組織課堂討論，就學(xué)生解題過程中出現(xiàn)的問題組織課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力、邏輯思維能力和口頭表達能力，加深對基本概念的理解。同時，在討論的過程中，補充介紹科研新成就。 4.結(jié)合典型工程講解，介紹工程事故處理實例結(jié)合授課內(nèi)容，選取典型工程事故實例進行解剖、分析、啟發(fā)思考，活躍課堂氣氛，同時也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了學(xué)生解決實際問題的能力。5．研究性教學(xué)和案例教學(xué)主要內(nèi)容根據(jù)本課程的教學(xué)內(nèi)容和工程應(yīng)用性強的特點，建議選擇以下知識點開展研究性教學(xué)：（1）拉壓桿件在工程中的應(yīng)用；（2）合理設(shè)