结构力学教学大纲

《结构力学》教学大纲

【课程编码】JZZB1080 【总 学 时】85 【理论学时】85

【课程名称】结构力学 【学 分】5 【实验、实践学时】0

【英文名称】Structural Mechanics

【课程类别】专业必修课 【适用专业】土木工程 【课程性质、目标和要求】

本课程是土木工程专业重要的学科基础课，是该专业的一门主干课、必修课。 通过本课程的学习，使学生了解杆件结构的组成规律；掌握静定和超静定结构的内力和位移的计算原理和方法，提高结构计算能力，熟练分析、计算土木工程结构的力学性能，为学习有关专业课程以及毕业后从事结构设计、施工和科研工作打好理论基础，培养学生对工程结构进行分析和计算的能力。

学生学完本门课程后，应达到下列要求：

1．对一般的杆件结构能选择正确的计算简图、并能分析其几何组成。

2．熟练掌握选择隔离体列平衡方程的方法，对一般静定结构能正确地进行内力分析。 3．理解影响线的概念，掌握静力法作静定梁、桁架的影响线的方法，会利用影响线求结构在移动荷载下的最大内力。

4．理解变形体虚功原理的内容及其应用，熟练掌握静定结构在荷载等因素下位移的计算方法。

5．掌握力法、位移法、力矩分配法的基本原理，并能选择适当的计算方法对一般超静定结构作熟练地计算。会计算超静定结构的位移。会利用对称性进行简化计算。

6．了解杆件结构动力分析的基本方法。

【教学内容和要求】

第一章 结构的组成分析 一、学习目的要求

了解结构力学的任务和方法，结构的计算简图，结构和干件结构的分类以及荷载的分类。

二、主要教学内容 1、结构和结构的分类 2、结构力学的人物和方法 3、结构的计算简图 4、杆件结构的分类 5、荷载的分类

第二章 结构的几何组成分析 一、学习目的要求

1、了解几何组成分析的目的，判定杆件体系是否几何可变，从而决定其能否用作结构；研究几何不变、无多余约束体系的组成规则，以便帮助我们正确选择静力分析方法和程序； 2、掌握不变无多余约束体系的三个组成规则； 3、掌握结构的几何组成和静力特征之间的关系。

二、主要教学内容

1、几何组成分析的目的，几何不变体系和几何可变体系自由度和约束的概念； 2、几何不变无多余约束的平面杆件体系的几何组成规律； 3、瞬变体系；

4、结构的几何组成和静定性的关系。 5、结构的几何组成和静定性的关系。

第三章 静定梁 一、学习目的要求

1、掌握静定梁的计算步骤； 2、掌握支座反力的计算；

3、掌握杆件截面内力有弯矩、剪力、轴力及注意正负号规定； 4、掌握杆端截面内力的计算方法； 5、掌握内力图的绘制。

二、主要教学内容 1、静定单跨梁的计算； 2、简支斜梁的计算； 3、多跨静定梁。

第四章 静定刚架 一、学习目的要求

1、掌握静定刚架的计算步骤； 2、掌握支座反力的计算；

3、掌握杆件截面内力有弯矩、剪力、轴力及注意正负号规定； 4、掌握杆端截面内力的计算方法； 5、掌握内力图的绘制； 6、掌握内力图的校核。

二、主要教学内容

1、静定平面刚架的几何组成及特点； 2、静定刚架支座反力的计算；

3、静定刚架内力的计算和内力图的绘制； 4、三铰刚架及多层多跨静定刚架的的内力图； 5、静定空间刚架的计算（选修）。

第五章 三铰拱和悬索 一、学习目的要求

掌握行架的基本计算方法和特点。

二、主要教学内容 1、三铰拱的组成和类型；

2、竖向荷载作用下三铰拱的支座反力及截面内力计算公式；

3、三铰拱的受力特性； 4、三铰拱的合理轴线。

第六章 静定桁架和组合结构 一、学习目的要求

掌握桁架的基本计算方法和特点。 二、主要教学内容

1、桁架的组成和类型； 2、结点法； 3、截面法；

4、结点法和截面法的联合应用； 5、组合结构

6、静定空间桁架（选修）。 第七章 静定结构总论 一、学习目的要求

1、掌握静定结构的一般性质和各种结构型式的受力特点； 2、提高、深化对静定结构及其分析方法的了解。 二、主要教学内容

1、静定结构受力分析的方法； 2、静定结构的一般性质； 3、各种结构型式的受力特点；

4、用零载法分析体系的几何可变性（选修）。

第八章 内力影响线 一、学习目的要求

1、搞清内力影响线和内力图的区别；

2、掌握影响线的绘制方法（静力法和机动法）及其应用 3、了解结点荷载作用下影响线的特点。 二、主要教学内容

1、影响线的概念；

2、静力法作静定单跨梁影响线； 3、结点荷载作用下梁的影响线； 4、静力法作桁架的影响线；

5、静力法作静定梁的影响线 6、影响线的应用；

7、公路、铁路的标准荷载制及换算荷载（选修）； 8、简支梁的包络图和绝对最大弯矩（选修）。

第九章 结构的位移计算 一、学习目的要求

1、掌握虚功原理（图乘法）；

2、掌握荷载、支座位移、温度变化作用下的位移计算； 3、掌握互等定理的应用。 二、主要教学内容

1、位移计算的目的。变形体系的虚功原理；

2、结构位移计算的一般公式。静定结构在荷载作用下的位移计算； 3、图乘法；

4、静定结构由于温度变化及支座移动下的位移计算；

5、线弹性结构的互等定理。 第十章 力法 一、学习目的要求

1、掌握力法的计算步骤及适用条件；

2、掌握超静定结构的内力计算与内力图的绘制； 3、掌握对称性的利用和简化；

4、掌握超静定结构的位移计算与变形条件的校核。 二、主要教学内容

1、超静定结构的概念及超静定次数的确定； 2、力法的基本概念、基本未知量及基本体系； 3、力法的典型方程及其意义； 4、力法的计算步骤。对称性的利用；

5、超静定结构的位移计算。最后内力图的校核；

6、温度变化及支座移动下超静定结构的计算。超静定结构的特性。

第十一章 位移法 一、学习目的要求

掌握位移法的计算步骤及适用条件； 二、主要教学内容

1、位移法的基本原理。等截面直杆的转角位移方程； 2、位移法的基本未知量、基本结构；

3、位移法的典型方程及其意义、位移法的计算步骤； 4、直接由平衡条件建立位移法基本方程。对称性的利用。

第十二章 力矩分配法 一、学习目的要求 掌握力矩分配法。 二、主要教学内容

1、力矩分配法的基本概念；

2、用力矩分配法计算连续梁及无侧移刚架。

第十三章 矩阵位移法 一、学习目的要求

1、了解超静定结构的计算方法分类及各自特点；

2、掌握力矩分配法和位移法联合求解有侧移刚架的联合解法； 3、了解结构计算简图的几点补充内容。 二、主要教学内容

1、矩阵位移法的基本原理及解题思路。单元刚度矩阵； 2、单元刚度矩阵的坐标变换； 3、结构的原始刚度矩阵；

4、支承条件的引入；

5、非结点荷载的处理；

6、矩阵位移法的计算步骤及示例； 7、平面杆系结构分析程序介绍。

第十四章 结构动力学 一、学习目的要求

1、掌握动力学的计算特点和动力计算简图；

2、掌握自振频率的近似计算方法及能量法。 二、主要教学内容

1、动力计算概述、结构振动自由度；

2、单自由度结构的自由振动（无阻尼）； 3、单自由度结构的自由振动（有阻尼）； 4、单自由度结构在任意荷载下的强迫振动； 5、单自由度结构在简谐荷载下的强迫振动； 6、多自由度结构的自由振动； 7、主振型的正交性。计算频率的近似方法。

【教学时间安排】

【成绩评定办法】

1、成绩评定总则

学生成绩=考勤成绩+平时成绩+期末考试成绩，其中考勤成绩占20%，平时成绩占20%，期末考试成绩占60%。

2、平时成绩评定

平时成绩包括：课堂提问、平时作业等。 3、期末考核评定

期末考试采用闭卷形式，满分100分，期末考试成绩为卷面成绩。

【推荐教材】（书名，作者，出版社，出版时间）

《结构力学》，李镰锟编，上、下册，高等教育出版社。

【参考书目】

1、《结构力学教程》，龙驭球、包世华编，上、下册，高等教育出版社。 2、《结构力学》，杨茀康、李家宝编，上、下册，高等教育出版社。

【有关说明（教学建议）】

1、学生必须有一定的数学知识（高等数学和线性代数）。

2、课程的安排应根据教学过程中学生的接受情况作调查，并注意加强习题教学。

（ 编制：张扬/ 审核：

）