《结构力学》课程教学大纲

1、结构力学课程教学大纲一、课程基本信息英文名称Structural Mechanics课程编号3421040课程类型专业必修课程学分3课程学时54适用专业工程管理专业先修课程高等数学 材料力学 理论力学后修课程结构设计原理 桥梁工程 道路工程 等专业课程二、课程性质与定位本课程是工程管理专业的一门主要的技术基础课。是该专业必修课，在专业人才培养中处于关键地位。本课程实在学习理论力学、材料力学等课程的基础上，进一步掌握杆件结构的计算原理和方法，了解各类杆件的受力性能，培养学生结构分析和计算等方面的能力，为学习有关专业课程及进行结构设计和科学研究打好力学的基础。三、课程目标1.知识目标通过本课程的学

2、习，使学生掌握结构计算的基本概念，基本理论和分析方法。理解不同类型结构的分析与计算的特点。学会土木工程中典型结构的内力和位移计算方法。为后续课程和今后的专业技术工作打下基础。2.能力目标（1）分析能力：对常用的杆件结构具有选择计算简图的能力，并能根据具体问题选择恰当的分析、计算方法。（2）计算能力：具有对各种静定、超静定结构进行计算的能力，初步使用计算机进行结构分析计算。（3）判断能力：具有对计算结果进行校核、对内力分布的合理性做出定性判断的能力。（4）自学能力：具有自学和阅读结构力学教学参考书的能力。3.素质目标学生具备一定的工程意识，具有一定的结构力学概念分析能力，具备吃苦耐劳的精神、爱岗

3、敬业的思想，实事求是的工作作风和创新意识，为达到工程结构设计、研究、管理这一人才培养目标打下坚实的基础。四、主要内容和要求第一章 绪论【目的要求】1、掌握 杆件结构结点和支座的基本类型、计算简图的机动特征和受力特征。2、熟悉 结构计算简图的概念和确定计算简图的原则。3、了解 结构力学课程的性质及其主要内容。【教学设计建议】结合实际生活中的力学问题引出结构力学研究的对象和任务。结合工程实例讲解结构计算简图的选定。【讲授内容】1、结构力学的研究对象和任务2、荷载的分类3、结构的计算简图4、支座和结点的类型5、结构的分类第二章 平面体系的计算自由度【目的要求】1、 掌握 几何不变体系的基本组成规则，

4、能正确地运用这些规则分析常见结构的几何组成。2、熟悉 几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系以及刚片、自由度、约束等的概念。3、了解 静定结构和超静定结构在几何组成方面的区别。【教学设计建议】结合多媒体教学，借助动画效果更好的理解和掌握几何不变体系的基本组成规则。【讲授内容】1、概述2、平面体系的计算自由度3、几何不变体系的基本组成规则4、瞬变体系5、机动分析示例6、几何构造与静定性的关系【自学内容】1、三刚片体系中虚铰在无穷远处的情况第三章 静定梁和静定刚架【目的要求】1、掌握 用截面法计算梁的任意截面内力；用区段叠加法绘制梁的弯矩图以及剪力图，并能校核；静定平面刚架支座反力的计算；静定平面刚

5、架内力计算及弯矩图、剪力图、轴力图的绘制。2、熟悉 多跨静定梁内力图的绘制；静定平面刚架的几何构造及其特点。3、了解 内力微分关系校核。【教学设计建议】结合实际结构讲解梁和刚架的几何组成及受力特点。请同学们课后观察一下身边的梁和刚架结构，课上可以进行交流讨论。【讲授内容】1、单跨静定梁2、多跨静定梁3、静定平面刚架4、少求或不求反力绘制弯矩图5、静定结构的特性【自学内容】1、静定空间刚架第四章 静定拱【目的要求】1、掌握 三铰拱在竖向荷载作用下支座反力和内力的计算公式，并能利用公式计算三铰拱的支座反力和任一截面的内力。2、熟悉 三铰拱的受力特点；拱的合理拱轴线的概念。3、了解 三铰拱的组成特点

6、【教学设计建议】作为拱桥最多的国家，可以简单讲述一下我国拱桥的发展历史及现状。通过图片认识国内外的著名拱桥，增加同学们的学习兴趣。结合汶川地震拱桥报告，进一步讲解拱桥的受力特点。【讲授内容】1、概述2、三铰拱的计算3、三铰拱的合理拱轴线第五章 静定平面桁架【目的要求】1、掌握 桁架杆件轴力的计算；能正确判断桁架的几何组成，灵活运用结点法、截面法、结点法和截面法联合应用计算桁架杆件的轴力；零杆的判断以及对称性的利用。2、熟悉 桁架的受力特点；组合结构杆件内力的计算，能分清组合结构中的梁式杆和链杆，并正确运用结点法、截面法计算两类杆件的内力。3、了解 桁架的几何组成分类。【教学设计建议】请同学们说

7、说见过的桁架结构，找出典型桁架进行讲解，加深同学们对桁架结构的组成和受力的掌握。【讲授内容】1、平面桁架的计算简图2、结点法3、截面法4、截面法和结点法的联合应用【自学内容】1、各式桁架比较2、组合结构的计算3、用零载法分析体系的几何构造第六章 结构位移计算【目的要求】1、掌握 荷载作用下各种结构的位移计算；图乘法在荷载作用下梁和刚架的位移计算。2、熟悉 实功、虚功、广义力、广义位移的概念；虚功、虚功原理的意义及其应用条件；单位荷载法计算位移的一般公式、公式的意义以及应用条件。3、了解 温度改变及支座移动作用下的位移计算。【教学设计建议】由于学生对于本章节的内容理论基础比较薄弱，提前把预习提纲

8、提供给学生，让学生课前自学有关虚功等内容，提高课上教学效果。用1、2个工程实例，贯穿于整个章节来讲解结构上分别受到荷载、温度变化、支座移动作用下的位移计算。最后结果进行相应叠加，从而得到结构受多种作用共同作用下的位移计算结果。【讲授内容】1、概述2、变形体系的虚功原理3、位移计算的一般公式 单位荷载法4、静定结构在荷载作用下的位移计算5、图乘法6、静定结构温度变化时的位移计算7、静定结构支座移动时的位移计算8、线弹性结构的互等定理【自学内容】1、空间刚架的位移计算公式第七章 力法【目的要求】1、掌握 超静定结构的概念及超静定次数的判定；力法基本结构的选取、力法典型方程的建立、方程中各项系数和自

9、由项的计算；力法计算在荷载作用下l2个基本未知量的超静定直杆结构的计算；力法求解刚架内力；会利用对称条件简化计算，熟练掌握等代结构的取法；超静定结构位移计算以及内力图的校核。2、熟悉 根据变形条件建立力法典型方程的物理意义；力法求解桁架及排架结构。3、了解 用力法求解温度变化以及支座移动作用所引起的超静定结构的内力；通过和静定结构比较，了解超静定结构的特点。【教学设计建议】通过和静定结构比较，了解超静定结构的受力特点；强化力法解题的总体思路是变超静定结构为静定结构去计算。用1、2个工程实例，贯穿于整个章节来讲解结构上分别受到荷载、温度变化、支座移动作用下的内力和位移计算。【讲授内容】1、概述2

10、、超静定次数的确定3、力法的基本概念4、力法的典型方程5、力法的计算步骤和示例6、对称性的利用7、超静定结构的位移计算8、最后内力图的校核9、超静定结构的特性【自学内容】1、温度变化时超静定结构的计算2、支座移动时超静定结构的计算3、用弹性中心法计算无铰拱4、两铰拱及系杆拱第八章 位移法【目的要求】1、掌握 位移法的基本概念；正确判断位移法的基本未知量；熟悉等截面直杆的形常数及其物理意义；记住常用的固端弯矩值；运用位移法基本体系和典型方程解荷载作用下刚架内力及内力图绘制；对称性利用；2、熟悉 位移法杆端力、杆端位移的正负号规定。3、了解 直接用平衡条件建立位移法基本方程【教学设计建议】 要求学

11、生先掌握杆件在受到单位结点位移或荷载作用下的的变形，再进行弯矩图的绘制，提高做题的准确度。对比力法，讲解位移法的解题思路和步骤。请同学们讨论力法和位移法的相同和不同之处，通过例题，讨论使用哪种方法解题更为简便，或将两种方法联合应用，最后做总结。【讲授内容】1、概述2、等截面直杆的转角位移方程3、位移法的基本未知量和基本方程4、位移法的典型方程及计算步骤5、直接用平衡条件建立位移法基本方程6、对称性的利用【自学内容】有侧移的斜柱刚架温度变化时的计算第九章 渐进法【目的要求】1、掌握 力矩分配法中符号规定；力矩分配法的物理意义及其应用条件；应用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架；对称性的利用。2、熟

12、悉 理解转动刚度、分配系数和传递系数的物理意义。3、了解 无剪力分配法计算有侧移刚架的步骤。【教学设计建议】结合上课的教学楼进行展开讲解，掌握力矩分配法的应用。引入概念结构力学的思想，力矩分配法适合于脑算，可以快速的对结构受力进行初步估算。【讲授内容】1、概述2、力矩分配法的基本原理3、用力矩分配法计算连续和无侧移刚架4、无剪力分配法【自学内容】1、剪力分配法第十章 矩阵位移法（自学）【目的要求】1、掌握 等截面直杆的单元刚度矩阵，坐标变换。结构的整体刚度矩阵。等效结点荷载，荷载列阵的形成；矩阵位移法的计算步骤。2、熟悉 矩阵位移法的基本思路；3、了解 刚度矩阵的物理意义以及用矩阵位移法计算连

13、续梁、平面刚架、桁架和组合结构的电算程序。【讲授内容】1、概述2、单元刚度矩阵3、单元刚度矩阵的坐标转换4、结构的原始刚度矩阵5、支承条件的引入6、非结点荷载的处理7、矩阵位移法的计算步骤及示例8、几点补充说明第十一章 影响线及其应用【目的要求】1、掌握 影响线的基本概念，搞清影响线与内力图的区别；用静力法和机动法绘制静定梁的影响线；用影响线进行量值的计算和三角形影响线下最不利荷载位置的确定。2、熟悉 多跨静定梁的影响线；桁架的影响线；连续梁内力影响线形状的确定。3、了解 间接荷载作用下的影响线；简支梁弯矩包络图和绝对最大弯矩。【教学设计建议】通过厂房吊车梁等实例，加深同学对影响线概念的理解；

14、明确通过绘制弯矩包络可以确定最不利受力截面和数值，为下一步进行结构配筋计算提供依据。【讲授内容】1、概述2、用静力法作单跨静定梁的影响线3、间接荷载作用下的影响线4、用机动法作单跨静定梁的影响线5、多跨静定梁的影响线6、利用影响线求量值7、最不利荷载位置8、简支梁的绝对最大弯矩9、简支梁的包络图【自学内容】1、桁架的影响线2、铁路和公路的标准荷载制3、换算荷载4、超静定结构影响线做法概述5、连续梁的均布活载最不利位置及包络图五、教学条件六、学时分配建议表理论教学内容学时第一章 绪论2第二章 平面体系机动分析6第三章 静定梁和静定刚架6第四章 静定拱2第五章 静定平面桁架4第六章 结构位移计算1

15、0第七章 力法10第八章 位移法6第九章 渐进法4第十一章 影响线及其应用4合计54七、实施建议1、教学组织（1）课堂讲授课堂教学中积极利用“启发式”和“探究式”的方法进行教学。尽量从实际问题出发讲解理论知识和方法，启发学生思考，引导学生积极参与讨论，充分调动学生的主观能动性。同时，在学习过程中，注重学生逻辑性思维和创造性思维的培养。（2）自主学习自主学习是学生获取与巩固知识的辅助方式，本课程的教学要注意对学生自主学习能力的培养，引导学生自主学习，主动发现，积极探索。学生可以利用相应参考书通过自学进行学习。（3）课外教学活动充分利用网络资源，通过本学校的精品课程网站，提供给学生更多的课程资源，

16、学生可以在网上观看课程视频，同时和教师实现网上答疑、讨论。 组织学生开展“结构模型大赛”等教学活动，锻炼学生理论和实际相结合的能力，培养学生的团队合作意识。（4）作业独立完成作业是学生学好本课程的一项重要的、必不可少的工作。作业内容以教材中的习题为主，通过这些习题的练习，逐步加深对课程中各种概念的理解、熟悉分析和计算方法，达到基本掌握本课程主要内容的目的。2、教材选编根据本门课的课程基本要求，学时情况及学生实际情况，教材理论部分内容要通俗易懂，由浅及深，例题部分应注重理论联系实践，增加现有新结构的计算和讲解。还要考虑学生后续专业课的需要，及时更新和调整教学内容，更好的和后续课程衔接。3、教学团队主讲教师2名，具有硕士以上学历，具有3年以上授课经验；负责专题讲座、教学研究人员2名，具有博士以上学历；助教1名，硕士以上学历，负责教辅工作。4、教学评价课程考核方式采用闭卷考试。结业成绩评定采用考生成绩和平时成绩（均为百分制）加权确定，考试成绩和平时成绩分别占70%和30%。平时成绩根据出勤、学生作业、课堂表现、课程网站参加讨论情况、参加结构模型比赛情况等综合评定。5、教学资源（1）教材李廉锟.结构力学（第四版）.北京：高等教育出版社（2）参考书目1龙驭球.包世华.结构力学教程.北京：高等教育出版社；2 HYPER