《結(jié)構(gòu)力學(xué)A》教學(xué)大綱

1、結(jié)構(gòu)力學(xué)A教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱結(jié)構(gòu)力學(xué)A課程編碼060203004英文名稱Structural Mechanics A課程類別學(xué)科基礎(chǔ)課學(xué)分?jǐn)?shù)6開課學(xué)期第五學(xué)期總學(xué)時(shí)及其分配總學(xué)時(shí)講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)其它機(jī)動(dòng)96960000適用專業(yè)土木工程專業(yè)二、課程目的和任務(wù)結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在該專業(yè)中占有重要地位。設(shè)置本課程的目的是使學(xué)生系統(tǒng)的掌握桿件結(jié)構(gòu)體系強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算的基本理論和基本方法，為土木工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建筑施工提供必要的理論知識(shí)和分析方法，為后繼專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的力學(xué)基礎(chǔ)。三、本課程與其它課程的關(guān)系本課程的先修課程是高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、理論力

2、學(xué)、材料力學(xué)。高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)課為結(jié)構(gòu)力學(xué)提供計(jì)算工具，如積分、求導(dǎo)運(yùn)算、代數(shù)方程組的解算等。理論力學(xué)課為結(jié)構(gòu)力學(xué)提供計(jì)算原理，如平衡方程、虛功原理等；材料力學(xué)研究單個(gè)桿件的內(nèi)力、應(yīng)力和變形，為結(jié)構(gòu)力學(xué)研究桿件體系的內(nèi)力和位移計(jì)算提供必要的基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)力學(xué)將在混凝土及砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、高層建筑設(shè)計(jì)理論、抗震理論、土木工程施工等后繼專業(yè)課中得到應(yīng)用。這些課程中的計(jì)算方法和其他實(shí)用算法，將對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算加以補(bǔ)充。四、教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)、教學(xué)進(jìn)度、學(xué)時(shí)分配（一）緒論(2學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的分類（2）結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)與方法（3）結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖（4）桿件結(jié)構(gòu)的分類（5）荷載的分類2、重點(diǎn)結(jié)構(gòu)的計(jì)算

3、簡(jiǎn)圖3、教學(xué)要求了解結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)與方法，理解并掌握結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖、結(jié)構(gòu)和桿件結(jié)構(gòu)的分類、荷載的分類。（二）結(jié)構(gòu)的幾何組成分析(4學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）幾何組成分析的目的、幾何不變體系和幾何可變體系（2）自由度和約束的概念（3）幾何不變無多余約束的平面桿件體系的幾何組成規(guī)律（4）瞬變體系（5）幾何組成分析舉例（6）結(jié)構(gòu)的幾何組成與靜定性的關(guān)系2、重點(diǎn)幾何不變體系無多余約束的平面桿件體系的組成規(guī)則。3、教學(xué)要求理解幾何不變體系、幾何可變體系和剛片、自由度、約束等概念，熟練掌握幾何不變體系無多余約束的平面桿件體系的組成規(guī)則，理解結(jié)構(gòu)的幾何特性與靜力特性的關(guān)系。（三）靜定梁(6學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（

4、1）靜定單跨梁的計(jì)算（2）簡(jiǎn)支斜梁的計(jì)算（3）多跨靜定梁2、重點(diǎn)靜定單跨梁、靜定多跨梁受力特點(diǎn)；分段疊加法繪制直桿彎矩圖。3、教學(xué)要求熟練掌握要掌握靜定單跨梁、靜定多跨梁的支座反力、內(nèi)力的計(jì)算，及內(nèi)力圖的繪制。（四）靜定剛架(6學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）靜定平面剛架的幾何組成及特點(diǎn)（2）靜定剛架支座反力的計(jì)算（3）靜定剛架內(nèi)力計(jì)算和內(nèi)力圖的繪制（4）三鉸剛架及多層多跨靜定剛架的內(nèi)力圖2、重點(diǎn) 靜定平面剛架支座反力、內(nèi)力的計(jì)算，及其內(nèi)力圖的繪制；多跨靜定剛架的組成及受力特點(diǎn)。3、教學(xué)要求熟練掌握靜定剛架、三鉸剛架、多跨靜定剛架內(nèi)力的計(jì)算方法及其內(nèi)力圖的繪制。（五）三鉸拱（4學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）

5、三鉸拱的組成和類型（2）豎向荷載作用下三鉸拱的支座反力組成和類型（3）三鉸拱的受力特點(diǎn)（4）三鉸拱的合理軸線2、重點(diǎn)三鉸拱的受力特點(diǎn)；三鉸拱的支座反力、內(nèi)力的計(jì)算方法；三鉸拱的合理軸線。 3、教學(xué)要求掌握三鉸拱內(nèi)力計(jì)算方法、三鉸拱的合理軸線。（六）靜定桁架和組合結(jié)構(gòu)(6學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）桁架的特點(diǎn)和組成分類（2）結(jié)點(diǎn)法（3）截面法（4）結(jié)點(diǎn)法和截面法的聯(lián)合應(yīng)用（5）組合結(jié)構(gòu)2、重點(diǎn)桁架的特點(diǎn)、桁架和組合結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算方法，零桿的分析。 3、教學(xué)要求理解桁架和組合結(jié)構(gòu)概念，熟練掌握桁架結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算方法，及桁架零桿的分析。（七）靜定結(jié)構(gòu)總論(2學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）靜定結(jié)構(gòu)受力

6、分析的方法（2）靜定結(jié)構(gòu)的一般性質(zhì)（3）各種結(jié)構(gòu)形式的受力特點(diǎn)2、重點(diǎn)結(jié)構(gòu)的組成分析和靜定結(jié)構(gòu)受力分析方法；靜定結(jié)構(gòu)的一般性質(zhì)和各種結(jié)構(gòu)形式的受力特點(diǎn)。3、教學(xué)要求掌握結(jié)構(gòu)的組成分析和靜定結(jié)構(gòu)受力分析，靜定結(jié)構(gòu)的一般性質(zhì)和各種結(jié)構(gòu)形式的受力特點(diǎn)。（八）影響線(7學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）影響線的概念（2）靜力法作靜定單跨梁影響線（3）結(jié)點(diǎn)荷載作用下梁的影響線（4）靜力法作的桁架影響線（5）機(jī)動(dòng)法作靜定單跨梁的影響線（6）影響線的應(yīng)用（7）簡(jiǎn)支梁的包絡(luò)圖和絕對(duì)最大彎距2、重點(diǎn) 影響線的概念；影響線的兩種做法：靜力法、機(jī)動(dòng)法；影響線的應(yīng)用。 3、教學(xué)要求理解影響線的概念；熟練掌握影響線的兩種做法：靜

7、力法、機(jī)動(dòng)法，及影響線的應(yīng)用。（九）虛功原理和結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算(11學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）位移計(jì)算概述（2）虛功和虛功原理（3）單位荷載法計(jì)算位移和位移計(jì)算的一般公式（4）荷載作用下的位移計(jì)算（5）圖乘法（6）溫度作用時(shí)的位移計(jì)算（7）支座移動(dòng)時(shí)的位移計(jì)算（8）線形變形體系的互等定理2、重點(diǎn)結(jié)構(gòu)位移計(jì)算的一般公式，荷載、溫度和支座移動(dòng)作用下的結(jié)構(gòu)位移計(jì)算，圖乘法。3、教學(xué)要求理解剛體體系的虛功原理及其兩種應(yīng)用，變形體系虛功原理，掌握結(jié)構(gòu)位移計(jì)算的一般公式，熟練掌握荷載、溫度和支座移動(dòng)作用下的結(jié)構(gòu)位移計(jì)算，及利用圖乘法求結(jié)構(gòu)位移方法。（十）力 法(12學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）超靜定結(jié)構(gòu)和超靜定次

8、數(shù)（2）力法的基本概念（3）力法方程的典型形式（4）超靜定梁、剛架和排架（5）超靜定桁架和組合結(jié)構(gòu)（6）對(duì)稱結(jié)構(gòu)的計(jì)算（7）超靜定拱（8）溫度變化和支座位移時(shí)超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算（9）超靜定結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算（10）超靜定結(jié)構(gòu)計(jì)算的校核2、重點(diǎn) 力法的基本概念和基本原理；超靜定結(jié)構(gòu)的特性；用力法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)；對(duì)稱結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算；溫度變化和支座移動(dòng)作用下的超靜定的計(jì)算；超靜定結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算。3、教學(xué)要求要求理解力法的基本概念和基本原理；要熟練掌握力法基本體系的確定、力法典型方程的建立、方程中系數(shù)和自由項(xiàng)的計(jì)算；熟練掌握用力法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)，對(duì)稱結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算和超靜定結(jié)構(gòu)的位移計(jì)算。（十一）位移法(

9、8學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）位移法的基本概念（2）等截面直桿的形常數(shù)和載常數(shù)（3）位移法的基本未知量和基本體系（4）位移法方程（5）位移法計(jì)算連續(xù)梁和無側(cè)移剛架（6）位移法計(jì)算有側(cè)移剛架和排架（7）位移法計(jì)算對(duì)稱結(jié)構(gòu)（8）用直接平衡法建立位移法方程2、重點(diǎn) 位移法的基本概念和基本原理；等截面直桿的形常數(shù)和載常數(shù)；用位移法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)；用直接平衡法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)。3、教學(xué)要求要求理解位移法的基本概念和基本原理；要熟練掌握等截面直桿的形常數(shù)和載常數(shù)，位移法基本體系的確定、典型方程的建立、方程中系數(shù)和自由項(xiàng)的計(jì)算；熟練掌握用位移法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)，用直接平衡法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)。（十二）漸近法、近似法和超

10、靜定結(jié)構(gòu)的影響線(8學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）漸近法概述（2）力矩分配法的概念（3）單結(jié)點(diǎn)的力矩分配基本運(yùn)算（4）多結(jié)點(diǎn)的力矩分配漸近運(yùn)算（5）無剪力分配法（6）剪力分配法（7）超靜定結(jié)構(gòu)的近似法（8）超靜定力的影響線（9）連續(xù)梁的最不利荷載分布及內(nèi)力包絡(luò)圖2、重點(diǎn)用力矩分配法、剪力分配法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)。3、教學(xué)要求理解漸近法、近似法的相關(guān)概念和原理，熟練掌握應(yīng)用力矩分配法、無剪力分配法和剪力分配法計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)，掌握豎向荷載下的分層計(jì)算法、水平荷載下的反彎點(diǎn)法。（十三）矩陣位移法(8學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）概述（2）單元分析（一） 局部坐標(biāo)系中的單元?jiǎng)偠染仃嚕?）單元分析（二） 整體坐標(biāo)系中的

11、單元?jiǎng)偠染仃嚕?）連續(xù)梁的整體剛度矩陣（5）剛架的整體剛度矩陣（6）等效結(jié)點(diǎn)荷載（7）計(jì)算步驟和算例（8）忽略軸向變形的矩形剛架的整體分析2、重點(diǎn)局部坐標(biāo)系和整體坐標(biāo)系中的單元?jiǎng)偠染仃嚨慕⒓捌滢D(zhuǎn)換關(guān)系；利用單元集成法建立連續(xù)梁和剛架的整體剛度矩陣；等效結(jié)點(diǎn)荷載；并應(yīng)用矩陣位移法分析計(jì)算平面桁架和組合結(jié)構(gòu)。3、教學(xué)要求熟練掌握局部坐標(biāo)系和整體坐標(biāo)系中的單元?jiǎng)偠染仃嚨慕⒓捌滢D(zhuǎn)換關(guān)系；利用單元集成法建立連續(xù)梁和剛架的整體剛度矩陣；等效結(jié)點(diǎn)荷載；并應(yīng)用矩陣位移法分析計(jì)算平面桁架和組合結(jié)構(gòu)。（十四）超靜定結(jié)構(gòu)總論(2學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）超靜定結(jié)構(gòu)基本解法的分類和比較（2）力矩分配法與位移法聯(lián)合解

12、有側(cè)移剛架（3）超靜定結(jié)構(gòu)的特性（4）關(guān)于計(jì)算簡(jiǎn)圖的補(bǔ)充討論2、本章重點(diǎn)超靜定結(jié)構(gòu)基本解法；超靜定結(jié)構(gòu)的特性。3、教學(xué)要求理解超靜定結(jié)構(gòu)基本解法的特點(diǎn)，掌握超靜定結(jié)構(gòu)的特性（十五）結(jié)構(gòu)的動(dòng)力計(jì)算(10學(xué)時(shí))1、主要內(nèi)容（1）動(dòng)力計(jì)算概述（2）單自由度體系的自由振動(dòng)（3）單自由度體系的受迫振動(dòng)（4）兩個(gè)自由度體系的自由振動(dòng)（5）兩個(gè)自由度體系在簡(jiǎn)諧荷載下的受迫振動(dòng)2、重點(diǎn)動(dòng)力計(jì)算自由度的確定；用剛度法、柔度法建立單自由度體系自由和受迫振動(dòng)的微分方程；結(jié)構(gòu)的自振周期和頻率；動(dòng)力系數(shù)的意義及其結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)；用剛度法、柔度法建立兩自由度體系自由和受迫振動(dòng)的微分方程；頻率方程和自振頻率；主振型及主振型的正交性。3、教學(xué)要求理解結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算的基本概念和原理，掌握動(dòng)力計(jì)算自由度的確定；熟練掌握用剛度法、柔度法建立單自由度體系自由和受迫振動(dòng)的微分方程；結(jié)構(gòu)的自振周期和頻率；動(dòng)力系數(shù)的意義及其結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)；熟練掌握用剛度法、柔度法建立兩自由度體系自由和受迫振動(dòng)的微分方程；頻率方程和自振頻率；主振型及主振型的正交性。五、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容要求 無六、課程考核方式考試（閉卷），總成績(jī)中平時(shí)成績(jī)（學(xué)生出勤+平時(shí)作業(yè)成績(jī)）占30%，考試成績(jī)占70%。七、建議教材與教學(xué)參考書1、 建議教材:1包世華結(jié)構(gòu)力學(xué)（上、下冊(cè)）（第三版） 武漢：武漢理工大學(xué)出版社2008年