建筑力学一课程教学大纲

建筑力学一课程教学大纲课程名称：建筑力学（一）课程编码：A1004学分：3学分总学时：48学时适用专业：建筑学先修课程：高等数学，大学物理，理论力学一、课程性质、目标与任务建筑力学(一)是建筑学专业的一门专业基础课，它包括理论力学、材料力学两部分。通过本课程的学习，要求学生对一般建筑结构的组成方式、受力性能具有明确的基本概念和必要的基础知识，对结构内力及位移的分析计算问题具有初步的能力，从而使学生能对一般的建筑工程问题进行初步分析，为学习建筑结构方面的专业课程提供一定的力学基础。（1）使学生较为具备系统的力学知识，为学习有关建筑结构方面的课程，为毕业后从事建筑设计和科研工作打下力学基础。（2）提高学生结构分析和结构选型的能力。通过学习各类建筑结构的组成方式、受力性能和内力及位移的基本分析计算方法，使学生了解结构的力学性能，培养学生在建筑设计中能够依据各类结构形式的受力特性选定适用的结构方案，并对受力做出初步的估量。（3）培养学生的分析能力和科学作风。二、教学基本要求了解建筑力学研究的基本任务，四种基本变形基本概念，受力特点以及外力、内力、应力及变形的相互关系；了解复杂应力状态、强度理论及组合变形的基本概念；理解材料四种基本变形特征及相互内在联系；理解复杂应力状态下材料强度理论与单向载荷下之间的区别；掌握四种基本变形形式的内力计算、内力图画法、应力和应变的计算以及强度和刚度校核；掌握复杂应力下主应力计算、会利用强度理论校核组合变形下材料的强度；掌握压杆稳定性校核。三、教学内容第一章绪论2学时本章教学目标：了解建筑力学的研究对象及其在工程技术中的地位和作用，掌握静力学的基本概念、静力学公理及其推论。本章教学基本要求：（1）了解建筑力学的任务、目的，结构正常工作必须满足的要求；（2）掌握强度、刚度、稳定性的概念；（3）了解建筑力学中刚体的概念；（4）掌握在建筑力学中将物体抽象化为两种计算模型，以及刚体、理想变形固体的概念及其主要区别；（5）掌握弹性变形与塑性变形的概念。本章教学重点：杆件变形的基本形式掌握轴向变形或压缩、剪切、扭转、弯曲四种基本变形的变形特点。本章教学难点：（1）掌握荷载的概念；（2）了解按荷载作用范围的分类及分布荷载、集中荷载的概念；（3）了解按荷载作用时间的分类及恒荷载、活荷载的概念；（4）了解按荷载作用性质的分类及静荷载、动荷载的概念及动荷载作用的基本特点。第一节建筑力学任务至第七节杆件的几何特性与基本变形形式2学时第二章结构计算简图物体受力分析4学时本章教学目标：使学生掌握约束反力的画法和受力分析，为以后的内力分析和计算打下基础。本章教学基本要求：（1）约束与约束反力；自由体：在空间可以自由运动而获得任意位移的物体。非自由体：因受周围物体的阻碍、限制而不能任意运动的物体。约束：施加在非自由体上使其位移受到一定限制的条件，它一般通过与周围物体的相互接触而构成。约束体：构成约束的周围物体称为约束体，也简称约束。约束反力，约束力，反力：由约束体产生的阻碍非自由体运动的力，方向总是和所要阻挡的位移方向(或位移趋势)相反。主动力：系统所受的约束力以外的所有力，统称主动力。约束类型区分与了解。（2）结构计算简图及受力分析；正确地进行物体的受力分析并画其受力图。本章教学重点：约束类型和约束反力，受力分析、画受力图。本章教学难点：准确理解静力学公里，正确画出研究物体的受力图。第一节约束和约束力2学时约束类型1学时约束反力及其表示方法1学时第二节物体的受力分析和受力图2学时（一）受力分析1学时（二）受力图举例及表示方法1学时第三章力系简化的基础知识5学时本章教学目标：使学生掌握平面汇交力系两种求解方法（几何法、解析法），建立力矩与力偶的概念，理解力偶的性质，明确力偶作为基本力素与力的异同，建立力偶系合成和平衡方程，平衡方程的应用，掌握力的平移定理。本章教学基本要求：（1）掌握力矩、平面力偶基本概念和性质，掌握合力矩定理。（2）熟练掌握力的投影、力的分解和合成、力对点之矩的计算。（3）掌握平面汇交力系合成与平衡的几何法，熟练掌握平面汇交力系合成与平衡的解析法。（4）掌握平面力偶的合成和平衡条件。本章教学重点：力在坐标轴上的投影，汇交力系平衡的几何条件和解析条件，平面力偶的合成与平衡条件。本章教学难点：区别力的投影与分解，理解力偶的性质第一节平面汇交力系的简化与平衡方程1学时汇交力系概念0.5学时汇交力系平衡方程0.5学时第二节力偶和力偶矩2学时力偶概念1学时力偶矩概念与计算1学时第三节平面力偶系的合成与平衡条件1学时力偶系概念0.5学时力偶系的合成与平衡0.5学时第四节力的平移定理1学时（一）力线平移的概念0.5学时（二）举例0.5学时第四章平面力系的简化与平衡方程7学时本章教学目标：掌握平面一般力系的简化，熟练掌握平面物体系的平衡问题求解。本章教学基本要求：（1）熟练掌握力线平移定理，掌握平面任意力系的简化方法和简化结果；（2）熟练掌握平面任意力系的平衡条件及平衡方程的三种表达形式的运用；（3）熟练掌握物体系平衡问题的求解；（4）理解静定和静不定问题的基本概念。本章教学重点：平面力系的简化方法和简化结果，正确应用各种形式的平衡方程，刚体与物体系的平衡问题求解。本章教学难点：主矢与主矩的概念，物体系统平衡问题求解，物体系统静定与静不定问题的判断第一节平面一般力系的简化3学时平面一般力系概念1学时平面一般力系合成方法1学时平面一般力系合成举例1学时第二节平面任意力系的平衡方程4学时（一）平面一般力系合成与平衡计算方法2学时（二）平面一般力系平衡方程应用举例2学时第五章平面体系的几何组成分析4学时本章教学目标：理解几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系和刚片、约束、自由度等概念。掌握无多余约束的几何不变体系的几何组成规则，及常见体系的几何组成分析。理解结构的几何特性与静力特性的关系。本章教学基本要求：（1）几何不变体系和几何可变体系的分类；（2）理解几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系的概念；（3）刚片、自由度、联系的概念；（4）无多余约束几何不变体系的组成规则。本章教学重点：几何不变体系的组成规则的运用。本章教学难点：几何可变与几何不变体系的区分。第一节几何不变体系和几何可变体系的分类1学时几何不变、几何可变体系概念0.5学时几何不变与几何可变体系分类0.5学时第二节刚片、自由度、联系的概念1学时刚片、自由度、联系概念0.5学时结构到刚片转化实例0.5学时第三节无多余约束几何不变体系的组成规则1学时两刚片规则、三刚片规则0.5学时举例0.5学时第四节几何组成分析举例1学时（一）讲解实例0.5学时（二）学生练习0.5学时第六章静定结构的内力计算6学时本章教学目标：熟练掌握截面内力计算和内力图的形状特征。熟练掌握截绘制弯矩图的叠加法。熟练掌握截面法求解静定梁、刚架及其内力图的绘制和多跨静定梁及刚架的几何组成特点和受力特点。了解桁架的受力特点及按几何组成分类。熟练运用结点法和截面法及其联合应用，会计算简单桁架、联合桁架既复杂桁架。掌握对称条件的利用；掌握组合结构的计算。熟练掌握截三铰拱的反力和内力计算。了解三铰拱的内力图绘制的步骤。掌握三铰拱合理拱轴的形状及其特征。本章教学基本要求：（1）掌握简单桁架计算的节点法和截面法；（2）掌握内力方程和内力图；（3）静定平面刚架、桁架分类和计算；（4）掌握多跨静定梁的几何组成特点和受力分析；（5）掌握三铰拱受力特点。本章教学难点：平面刚架内力计算和内力图绘制。本章教学重点：内力方程和内力图绘制。第一节杆件的内力---截面法1学时节点法0.5学时截面法0.5学时第二节内力方程和内力图1学时内力方程0.5学时内力图绘制0.5学时第三节静定平面刚架1学时静定平面刚架内力计算0.5学时内力图绘制0.5学时第四节静定多跨梁1学时静定多跨梁内力计算0.5学时内力图绘制0.5学时第五节静定平面桁架1学时桁架计算方法0.5学时举例0.5学时第六节三铰拱1学时（一）内力计算方法0.5学时（二）举例0.5学时第七章轴向拉伸与压缩5学时本章教学目标：通过几个杆件拉压的工程实例，建立从工程实例向计算模型简化的初步概念，并给出拉压杆的几个基本概念。理解掌握横截面与任意斜截面上应力的计算公式和推导方法。掌握拉伸与压缩变形、内力分布及基本力学参量的计算。本章教学基本要求：（1）熟练掌握轴力和轴力图的画法。（2）会计算直杆拉伸或压缩时横截面和斜截面上的应力。直杆轴向拉伸和压缩时的变形、虎克定律，弹性模量。抗拉(压)刚度。横向变形，泊松比、应力均匀分布假设的适用条件，应力集中的概念、容许应力。强度条件，简单拉伸和压缩超静定问题的解法。（3）熟悉材料在拉伸和压缩时的力学性质。低碳钢的拉伸试验，拉伸图，应力——应变图及其特性点——比例极限、弹性极恨、屈服极限强度极限。屈服时试件表面的滑移线。塑性性质——延伸率，截面收缩率。钢材的冷作硬化、钢的冷拉加工。其他塑性材料的拉伸试验成果、铸铁的拉伸试验成果、压缩时材料的力学性质，压缩时的应力——应变图、应变能和应变比能的概念。蠕变和松驰现象。（4）掌握失效、安全系数和容许应力的确定。轴向拉伸(压缩)时杆的强度计算。本章教学重点：拉伸、压缩强度校核、材料的基本力学性质。本章教学难点：材料的基本力学特性。第一节轴向拉伸与压缩的概念1学时（一）轴向拉伸概念0.5学时（二）轴向压缩概念0.5学时第二节横截面上的内力与应力1学时（一）轴向内力计算方法0.5学时（二）轴力与应力关系0.5学时第三节许用应力强度条件1学时（一）许用应力概念0.5学时（二）许用应力应用0.5学时第四节拉压杆的变形1学时（一）拉杆变形计算0.5学时（二）压杆变形计算0.5学时第五节材料在轴向拉伸和压缩时的力学性能1学时（一）拉伸图0.5学时（二）其他力学指标0.5学时第八章剪切和扭转4学时本章教学目标：掌握工程中各种常用连接件和连接方式的受力和变形分析。了解连接件应力分布的复杂性、实用计算方法及其近似性和工程可行性。掌握对各种常用连接件和连接方式的强度校核，外力偶矩的计算，扭矩图的画法，圆轴扭转时的极惯性矩和抗扭截面系数的定义和计算。本章教学基本要求：（1）工程中的剪切破坏，剪切变形及其特点。剪切的实用计算及强度条件。挤压的实用计算及强度条件。拉(压)杆连接的强度计算简介（2）了解扭转变形特点。（3）掌握薄壁圆筒扭转时的应力和变形。纯剪切，剪切应变——角应变，剪切虎克定律，剪切弹性模量。剪应力互等定理。（4）了解功率、转速与外力矩间的关系，熟练掌握扭矩和扭矩图。（5）熟练掌握圆轴扭转时的应力和变形。极惯性矩，抗扭截面模量、抗扭刚度、强度条件和刚度条件。扭转时的弹性应变能。简单扭转超静定问题和解法。矩形截面杆扭转的主要结果。本章教学重点：扭转变形的受力特点；圆轴扭转变形大小计算及强度和刚度条件校核。本章教学难点：强度条件与刚度条件的不同应用。第一节剪切概念0.5学时（一）剪切概念0.3学时（二）计算公式说明0.2学时第二节挤压及实用计算1学时（一）挤压概念0.5学时（二）挤压计算与举例0.5学时第三节扭转的概念及应用0.5学时（一）扭转概念0.3学时（二）扭转举例0.2学时第四节圆轴扭转时的应力1学时（一）扭转应力计算公式0.5学时（二）扭转计算举例0.5学时第五节圆轴扭转时的强度和刚度计算1学时（一）扭转刚度计算0.5学时（二）扭转强度校核0.5学时第九章梁的应力7学时本章教学目标：掌握弯曲变形、平面弯曲和梁的正应力等基本概念。计算常用截面的惯性矩，掌握平行移轴公式，会校核梁的强度。本章教学基本要求：（1）掌握纯弯曲时正应力公式及其推广。弯矩与挠曲线曲率间的关系。抗弯刚度，抗弯截面模量。梁按正应力的强度计算。（2）掌握矩形截面梁的剪应力，工字形截面梁的剪应力。圆形截面梁的剪应力。梁按剪应力的强度核算，提高弯曲强度的措施，梁的合理截面，变截面梁。（3）了解弯曲变形的特点。（4）熟悉梁的计算简图。掌握梁的横截面上的内力、剪力、弯矩及其方程。（5）熟练掌握剪力图和弯矩。弯矩、剪力与分布荷载集度间的关系及其应用。叠加法作剪力图弯矩图。本章教学重点：弯曲应力计算和作弯曲内力图。本章教学难点：平面假设含义及应力公式的推导与内力图的作法。第一节平面弯曲的概念1学时（一）纯弯曲0.5学时（二）平面弯曲概念0.5学时第二节梁的应力2学时（一）弯曲正应力计算公式推导1学时（二）具体应用1学时第三节常用截面的惯性矩、平行移轴公式1学时（一）截面惯性矩计算0.5学时（二）平行移轴公式计算0.5学时第四节梁的强度计算2学时（一）梁内力计算1学时（二）内力转化应力计算1学时第五节提高梁弯曲强度校核1学时（一）梁强度校核计算方法0.5学时（二）举例0.5学时第十章组合变形4学时本章教学目标：重点掌握组合变形的分析方法和步骤。重点掌握组合变形构件的强度计算。要求掌握斜弯曲的基本概念。要求掌握正确应用叠加原理。本章教学基本要求：（1）了解组合变形的概念和实例。（2）熟练掌握拉伸(压缩)与弯曲组合、扭转与弯曲组合时的应力和强度计算。（3）了解斜弯曲时的应力，变形计算和强度计算。偏心受压时的强度计算。截面核心的概念。本章教学重点：弯扭组合和弯拉（压）组合下单元体的应力状态分析及最大应力的计算。本章教学难点：不同载荷作用下内力、应力的叠加。第一节组合变形的