《結(jié)構(gòu)力學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)大綱一、課程基本情況英文名稱：Structural Mechanics課程編號：F091730002072總 學(xué) 時：72 講課學(xué)時：72 實(shí)踐學(xué)時：0總 學(xué) 分：4.5課程性質(zhì)：必修考核方式：考試適用對象：土木工程專業(yè)先修課程：理論力學(xué)、材料力學(xué)參考文獻(xiàn)： 結(jié)構(gòu)力學(xué)（第四版） HYPERLINK /?key2=%C1%FA%D4%A6%C7%F2&medium=01&category_path=01.00.00.00.00.00 t _blank 龍馭球、 HYPERLINK /?key2=%B0%FC%CA%C0%BB%AA&medium=01&category_path=01

2、.00.00.00.00.00 t _blank 包世華、袁駟， HYPERLINK /?key3=%B8%DF%B5%C8%BD%CC%D3%FD%B3%F6%B0%E6%C9%E7&medium=01&category_path=01.00.00.00.00.00 t _blank 高等教育出版社出版，2018結(jié)構(gòu)力學(xué)（第三版），朱慈勉、張偉平，高等教育出版社，2016結(jié)構(gòu)力學(xué)（第6版），楊茀康、李家寶、洪范文等，高等教育出版社，2016二、課程目標(biāo)本課程是土木工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，涉及混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、多高層結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)等相關(guān)知識。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下課程目標(biāo)：

3、1能夠通過學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)基本概念并結(jié)合土木工程相關(guān)專業(yè)知識，分析并選擇實(shí)際結(jié)構(gòu)的合理計(jì)算簡圖，能夠利用幾何不變體系的組成規(guī)則對體系進(jìn)行幾何構(gòu)造分析，結(jié)合體系計(jì)算自由度分析來解決復(fù)雜工程問題。 支撐畢業(yè)要求1-22能夠使用多種方法求解靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖，能夠使用單位荷載法及圖乘法計(jì)算靜定結(jié)構(gòu)的位移，能夠使用靜力法和機(jī)動法繪制靜定結(jié)構(gòu)的影響線，能夠利用力法、位移法、力矩分配法、矩陣位移法及近似法等方法求解超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力，并能夠?qū)λ杏?jì)算結(jié)果進(jìn)行有效校核, 能夠求解簡單結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題。 支撐畢業(yè)要求2-2表1 本課程對畢業(yè)要求及其指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐強(qiáng)度課程目標(biāo)對

4、應(yīng)的知識單元課程目標(biāo)11-2：掌握土木工程專業(yè)所需要的力學(xué)基礎(chǔ)知識，能夠建立復(fù)雜土木工程問題的力學(xué)計(jì)算模型，包括荷載和邊界條件。強(qiáng)支撐知識單元一、二綜合訓(xùn)練課程目標(biāo)22-2：能夠應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)知識準(zhǔn)確識別復(fù)雜土木工程問題，并能選擇合適的方法進(jìn)行分析和求解。強(qiáng)支撐知識單元三六綜合訓(xùn)練三、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、學(xué)時分配知識單元一：結(jié)構(gòu)力學(xué)基本概念 支撐課程目標(biāo)1（建議1學(xué)時）教與學(xué)要求：本知識單元要求學(xué)生能利用結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念及結(jié)構(gòu)的分類情況，正確區(qū)分理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)的研究范圍。通過對結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象和主要任務(wù)的學(xué)習(xí)，能利用三種手段和三基方程來解決結(jié)構(gòu)力學(xué)問題。教

5、師通過形象化模型展示不同類型工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，列表比較分析四種力學(xué)研究對象的差異。用通俗易懂的語言描述結(jié)構(gòu)力學(xué)任務(wù)和研究的具體內(nèi)容。學(xué)生在課后通過查找資料辨析各種工程結(jié)構(gòu)各屬于哪一門力學(xué)的研究對象。教與學(xué)方法：講授、實(shí)例知識點(diǎn)1：結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本概念、結(jié)構(gòu)的分類和四大力學(xué)的研究范圍、結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究對象和任務(wù)、結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的手段和方法。知識單元二：平面幾何體系組成分析 支撐課程目標(biāo)1（建議3學(xué)時）教與學(xué)要求：本知識單元要求學(xué)生能通過學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖選取的基本原則、方法以及結(jié)構(gòu)、荷載的分類和幾何構(gòu)造分析的基本概念，能使用規(guī)則進(jìn)行幾何構(gòu)造分析，利用體系計(jì)算自由度的概念和

6、計(jì)算公式進(jìn)行體系的計(jì)算自由度分析。教師通過實(shí)例與計(jì)算簡圖對比分析給學(xué)生展示結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖如何選取，通過對不同類型體系進(jìn)行分類來讓學(xué)生可以靈活使用規(guī)則來進(jìn)行構(gòu)造分析。學(xué)生在課后通過實(shí)例分析和綜合訓(xùn)練來增強(qiáng)自己對理論知識在實(shí)際中應(yīng)用的能力。教與學(xué)方法：案例知識點(diǎn)1：結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖選取的基本原則、方法以及結(jié)構(gòu)、荷載的分類主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖選取的基本原則、要點(diǎn)、方法以及結(jié)構(gòu)荷載的分類及其特點(diǎn)。知識點(diǎn)2：幾何可變和幾何不變體系的概念、體系的自由度、幾何不變體系的組成規(guī)則主要內(nèi)容：幾何構(gòu)造分析的基本概念及幾何不變體系的組成規(guī)則、體系計(jì)算自由度的計(jì)算方法。知識點(diǎn)3：靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)的幾何組成特征主要內(nèi)容

7、：靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)的幾何組成特征 知識點(diǎn)4：瞬變體系的概念主要內(nèi)容：瞬變體系的概念、特點(diǎn)及組成分析方法知識單元三：靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移的分析和計(jì)算 支撐課程目標(biāo)2（建議22學(xué)時）教與學(xué)要求：本知識單元要求學(xué)生能夠利用截面法及荷載內(nèi)力關(guān)系，繪制各種類型的靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力圖。教師通過各種靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力求解和校核案例的講解，開拓學(xué)生的解題思路，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真學(xué)習(xí)態(tài)度，提高學(xué)生計(jì)算和分析能力。學(xué)生通過課后作業(yè)來鞏固自己對靜定結(jié)構(gòu)的分析能力和求解能力。教與學(xué)方法：講授知識點(diǎn)1：靜定梁內(nèi)力圖主要內(nèi)容：單跨靜定梁的內(nèi)力計(jì)算及內(nèi)力圖、多跨靜定梁的組成特點(diǎn)及傳力層次圖、多跨靜定梁的內(nèi)力分析及內(nèi)力圖知識點(diǎn)2：靜定

8、平面剛架主要內(nèi)容：靜定平面剛架的內(nèi)力計(jì)算、內(nèi)力圖的繪制及校核知識點(diǎn)3：三鉸拱的內(nèi)力計(jì)算方法以及合理拱軸的概念主要內(nèi)容：三鉸拱的內(nèi)力計(jì)算方法、合理拱軸的概念及常見荷載作用下的合理拱軸線。知識點(diǎn)4：桁架的內(nèi)力計(jì)算主要內(nèi)容：結(jié)點(diǎn)、截面單桿、零桿的概念和判斷方法、桁架內(nèi)力求解的結(jié)點(diǎn)法和截面法及結(jié)點(diǎn)法和截面法的聯(lián)合應(yīng)用、復(fù)雜桁架解法簡介。知識點(diǎn)5：靜定組合結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算主要內(nèi)容：靜定組合結(jié)構(gòu)的概念和特點(diǎn)、靜定結(jié)構(gòu)的求解方法技巧與校核。知識點(diǎn)6：虛功原理主要內(nèi)容：廣義位移的概念、實(shí)功與虛功的概念、變形體系的虛功原理知識點(diǎn)7：結(jié)構(gòu)位移計(jì)算方法主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)在各種作用下的位移計(jì)算方法，單位荷載法求解位移的公式

9、和解題步驟知識點(diǎn)8：支座移動及溫度改變引起的位移計(jì)算方法主要內(nèi)容：支座移動及溫度改變引起的位移計(jì)算方法、計(jì)算要點(diǎn)及實(shí)例分析知識點(diǎn)9：圖乘法計(jì)算梁和剛架的位移主要內(nèi)容：圖乘法的推導(dǎo)、適用條件、注意事項(xiàng)、求解結(jié)構(gòu)位移過程及容易出現(xiàn)問題。知識點(diǎn)10：互等定理主要內(nèi)容：互等定理概念及其在實(shí)際中的應(yīng)用知識單元四：影響線 支撐課程目標(biāo)2（建議8學(xué)時）教與學(xué)要求：本知識單元要求學(xué)生能依據(jù)影響線的概念，利用靜力法和機(jī)動法求解靜定梁、桁架和剛架結(jié)構(gòu)的影響線，利用影響線確定最不利荷載位置，繪制簡支梁內(nèi)力包絡(luò)圖。教師通過對兩種求解方法的講解，展示兩種方法求解影響線的關(guān)鍵點(diǎn)，提高學(xué)生求解影響線的能力。學(xué)生在課后通過作

10、業(yè)來加強(qiáng)自己對實(shí)際問題的教與學(xué)方法：講解知識點(diǎn)1：移動荷載及影響線的概念主要內(nèi)容：移動荷載及影響線的概念知識點(diǎn)2：靜力法作靜定梁的影響線主要內(nèi)容：靜力法作靜定梁的影響線的步驟及簡化靜力法做影響線。知識點(diǎn)3：機(jī)動法作靜定梁的影響線主要內(nèi)容：機(jī)動法作靜定梁的影響線的三個要點(diǎn)及求解過程中應(yīng)注意的問題知識點(diǎn)4：利用影響線確定最不利內(nèi)力位置的方法主要內(nèi)容：利用影響線確定最不利內(nèi)力位置的方法、要點(diǎn)及實(shí)例分析知識點(diǎn)5：簡支梁內(nèi)力包絡(luò)圖的概念和作圖方法主要內(nèi)容：簡支梁內(nèi)力包絡(luò)圖的概念和作圖方法及實(shí)例知識點(diǎn)6：超靜定結(jié)構(gòu)影響線主要內(nèi)容：超靜定結(jié)構(gòu)影響線求解的簡介知識單元五：超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移的分析和計(jì)算 支撐

11、課程目標(biāo)2（建議34學(xué)時）教與學(xué)要求：本知識單元要求學(xué)生能夠判斷結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)，并能夠使用力法、位移法及力矩分配法等方法來求解超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力并繪制內(nèi)力圖，能夠利用矩陣位移法求解簡單梁和剛架的單剛矩陣、單剛方程和總剛矩陣、總剛方程。教師通過講解求解方法及案例教學(xué)來演示求解方法的過程、關(guān)鍵點(diǎn)及求解技巧。教與學(xué)方法：講授、案例知識點(diǎn)1：超靜定問題及其解法主要內(nèi)容：超靜定與靜定問題求解的差別、超靜定次數(shù)的判斷、及超靜定結(jié)構(gòu)的解法知識點(diǎn)2：力法主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)的判斷、力法解題的基本思路、基本體系、基本未知量選擇及位移法基本方程及求解過程、基體體系的合理選擇、結(jié)構(gòu)對稱性的利用和超靜定結(jié)構(gòu)求位移及超

12、靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)力的校核。知識點(diǎn)3：位移法主要內(nèi)容：等截面彈性直桿的轉(zhuǎn)角位移方程、固端彎矩、位移法基本未知量的判斷和求解、位移法基本方程解法、各種不同類型結(jié)構(gòu)位移法求解、對稱性的利用。知識點(diǎn)4：力矩分配法主要內(nèi)容：力矩分配法適用范圍、轉(zhuǎn)動剛度的概念、分配系數(shù)和傳遞系數(shù)的計(jì)算，多結(jié)點(diǎn)矩陣位移法的求解過程知識點(diǎn)5：矩陣位移法主要內(nèi)容：矩陣位移法基本概念、梁及剛架單元剛度矩陣與剛度方程、坐標(biāo)變換矩陣、結(jié)構(gòu)整體剛度矩陣和整體剛度方程、等效荷載向量的計(jì)算。知識單元六：結(jié)構(gòu)動力學(xué)基礎(chǔ) 支撐課程目標(biāo)2（建議4學(xué)時）教與學(xué)要求：本知識單元要求學(xué)生能計(jì)算有限自由度體系振動參數(shù)，對簡單問題能建立自由振動及簡諧荷載作用下

13、強(qiáng)迫振動微分方程并進(jìn)行求解。教與學(xué)方法：講授、案例知識點(diǎn)1：動力荷載的分類、動力自由度的確定方法主要內(nèi)容：動力荷載的分類、動力自由度的確定方法及實(shí)例分析知識點(diǎn)2：單自由度體系的振動主要內(nèi)容：單自由度體系的振動方程、自由振動方程和在各種荷載作用下的強(qiáng)迫振動方程及求解。知識點(diǎn)3：共振和阻尼主要內(nèi)容：共振和阻尼概念、阻尼的分類及有阻尼振動的特點(diǎn)綜合訓(xùn)練項(xiàng)目一：抽象出既有建筑物的力學(xué)模型并對其進(jìn)行相關(guān)分析。支撐課程目標(biāo)1綜合訓(xùn)練項(xiàng)目二：制作滿足特定要求的結(jié)構(gòu)模型并對其進(jìn)行相關(guān)加載試驗(yàn)。 支撐課程目標(biāo)1綜合訓(xùn)練項(xiàng)目三：采用手算或電算等手段對指定結(jié)構(gòu)進(jìn)行影響線相關(guān)分析或結(jié)構(gòu)內(nèi)力求解分析。 支撐課程目標(biāo)2要

14、求：為了突出綜合訓(xùn)練項(xiàng)目命題的靈活性和創(chuàng)新性，對綜合訓(xùn)練的內(nèi)容、要求及評分標(biāo)準(zhǔn)不在教學(xué)大綱中詳細(xì)列出，任課教師可根據(jù)具體情況酌情確定。學(xué)生可以在以上三個綜合訓(xùn)練項(xiàng)目中任選兩個進(jìn)行分析，所選兩個綜合訓(xùn)練項(xiàng)目應(yīng)覆蓋本課程的兩個畢業(yè)目標(biāo)支撐點(diǎn)，工作量控制在1周以內(nèi)，成績相關(guān)材料要有書面記錄。四、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)無五、成績構(gòu)成和評價(jià)方法1.成績構(gòu)成總分100分，其中平時作業(yè)及課堂表現(xiàn)成績占20分、綜合訓(xùn)練成績占30分、期末成績占50分，60分為及格線。（1）平時作業(yè)及課堂表現(xiàn)成績。主要考核遵守紀(jì)律、課堂表現(xiàn)及平時作業(yè)情況，6分及格線，不及格者課程成績?yōu)榱?。?）綜合訓(xùn)練成績。每個綜合訓(xùn)練項(xiàng)目15分，由成果質(zhì)