《建筑力学》-陶阳 教案大纲

《建筑力学》课程教学大纲一、课程基本信息课程类别：学科基础课适用专业：工程管理、交通工程、环境工程等学分：4学分总学时：68学时，其中理论学时:60学时,实验学时:8学时先修课程：高等数学、大学物理后续课程：建筑结构二、课程教学目标《建筑力学》课程是工程管理专业中一门重要专业基础课，主要研究对象为建筑结构中的杆件结构或简化为杆件的结构体系。本课程研究杆件结构体系的受力计算理论和分析方法，主要教学内容包括：物体系统的平衡方程及其应用；杆件在基本变形下的内力计算和内力图绘制，基本变形下杆件的应力和位移计算，并进行强度和刚度计算；测试材料力学性能实验的基础知识。压杆稳定的概念和压杆临界荷载和临界应力计算和稳定计算。组合变形的分析方法；静定结构的内力和位移计算方法；用力法和位移法求解简单超静定结构，渐进法的基本概念。初步学会应用工程力学的知识和方法分析和解决一些简单的工程实际问题，为后续课程的学习以及将来从事工程管理专业相关工作奠定基础。通过课堂学习，课外自学以及查阅国内外相关文献资料等学习活动提高学生获取知识的能力，了解力学基础理论的发展历史；能根据研究问题的要求，选取适当的力学计算简图；能利用静力平衡方程计算工程结构的支座反力和内力；

能根据内力计算方法判断工程结构的危险截面；

能对工程结构进行材料、截面形状和尺寸的设计；

能对工程结构的进行强度、刚度校核；通过研究性学习小组对基本理论公式的推导，提高对理论适用条件的认识能力；结合本课程的特点，培养学生的辩证思维的能力；通过研究性学习小组的课堂汇报，提高语言表达能力。在课堂内外以教师和工程师专业素质为标准，在教学工程中结合授课教师的工程经验，潜移默化地进行职业道德的熏陶，培养良好的职业道德，包括爱岗敬业、诚实守信、遵守相关的法律法规等；通过研究型教学活动中合作小组的形式培养良好的团队协作、协调人际关系的能力；通过对力学基本理论和方法的教与学，培养对新知识、新技能的学习能力与创新能力。课程教学目标毕业要求指标点1.明确建筑力学的研究对象和任务，了解结构的计算简图和杆系结构的分类，了解变形固体及其基本假定和杆件的几何特征与基本变形形式。各类结构在工程中的应用简况和发展及前景，包括材料、结构形式、计算理论等方面。毕业要求42.掌握静力学公理；了解约束与约束力的概念，熟悉最常见最基本的约束；理解并掌握物体的受力分析方法。毕业要求4，103.了解力、力矩、力偶的概念；掌握各种类型力系的简化方法和简化结果；熟练掌握用平面任意力系的平衡方程求解问题。毕业要求4，104.了解空间任意力系的简化方法、平衡条件和平衡方程，掌握重心的坐标公式和组合物体的重心计算。毕业要求4，105.熟练绘制基本变形杆件的内力图，掌握基本变形的应力和变形计算，掌握基本变形杆件的强度与刚度计算。了解组合变形的分析方法。熟悉常用截面的几何性质，了解较复杂的截面图形形心主惯性矩的计算步骤与方法。毕业要求4，106.理解压杆的稳定性概念，会计算理想中心受压直杆的临界应力，并进行稳定性计算。毕业要求4，107.对材料的基本力学性能及其测试方法有初步认识毕业要求4，108.掌握静定结构的内力计算和内力图的绘制，掌握用图乘法计算荷载作用下结构的位移。毕业要求4，109.掌握用力法和位移法求解简单超静定结构，了解渐进法的基本概念。毕业要求4，1010.通过课程知识学习和训练，培养学生将理论与实际相结合的能力，增强工程素养和创新能力，为职业工程师的培养奠定理论基础。毕业要求9，10三、教学内容和教学要求1．绪论（支撑课程教学目标1）教学要求：明确建筑力学的研究对象和任务，了解结构的计算简图和杆系结构的分类，了解变形固体及其基本假定和杆件的几何特征与基本变形形式。各类结构在工程中的应用简况和发展及前景，包括材料、结构形式、计算理论等方面。教学内容：（1）建筑力学的研究对象（2）建筑力学的任务（3）刚体与变形体的概念（4）变形固体基本假设及基本概念（5）建筑力学的特点及学习方法（6）结构的计算简图2．力的概念与物体的受力分析（支撑课程教学目标2，3，4）教学要求：掌握静力学五条公理；了解约束与约束力的概念，熟悉最常见最基本的约束；理解并掌握物体的受力分析方法。教学内容：（1）力的概念（2）静力学公理（3）约束和约束反力（4）物体的受力分析和受力图3．平面汇交力系与平面力偶系（支撑课程教学目标2，3）教学要求：了解力的投影、力矩、力偶的概念；理解平面汇交力系合成与平衡几何法，熟练掌握平面汇交力系合成与平衡解析法；熟练掌握计算平面力偶系的合成与平衡。教学内容：（1）平面汇交力系合成与平衡的几何法（2）平面汇交力系合成与平衡的解析法（3）力对点的矩（4）平面力偶理论4．平面任意力系（支撑课程教学目标2，3，4）教学要求：理解力的平移定理；掌握平面任意力系的简化方法；熟练地计算主矢和主矩；会应用各种类型的平衡条件和平衡方程求解单个物体和简单物体系统的平衡问题；对平面任意力系的平衡问题，能熟练地取分离体和应用各种形式的平衡方程求解。教学内容：（1）平面任意力系的简化（2）平面任意力系的平衡（3）物体系统的平衡5．空间力系（支撑课程教学目标4，5）教学要求：了解力对轴之矩、力对点之矩的概念；了解空间任意力系的简化方法、力系的主矢和主矩计算；理解空间任意力系的平衡条件和平衡方程；掌握重心的坐标公式和组合物体的重心计算。教学内容：（1）力对轴之矩、力对点之矩（2）

物体的重心6．杆件的内力（支撑课程教学目标5，7）教学要求：理解杆件变形的基本形式，内力的概念，熟练掌握轴向拉压、扭转和平面弯曲的内力计算方法--截面法，熟练掌握轴力、扭矩、弯矩及剪力图的绘制；熟练掌握根据梁的弯矩、剪力与荷载集度之间的关系作梁的剪力、弯矩图；熟悉简单荷载下剪力、弯矩图的特征，并能正确运用叠加原理绘制弯矩图。教学内容：（1）杆件变形的基本形式（2）轴力与轴力图（3）扭矩与扭矩图（4）梁的内力与内力图截面的几何性质（支撑课程教学目标5，6，7，8,9）教学要求：明确静矩、惯性矩、惯性积、惯性半径，以及主惯性轴、主惯性矩的定义，并掌握其特征；熟悉常用的截面图形（如矩形、圆形）的形心主惯性矩的计算公式，并能正确应用平行移轴公式计算组合图形的形心主惯性矩。了解较复杂的截面图形形心主惯性矩的计算步骤与方法。教学内容：（1）

截面的静矩和形心位置（2）极惯性矩·惯性矩·惯性积（3）惯性矩和惯性积的平行移轴公式·组合截面的惯性矩和惯性积8．基本变形杆件的应力与变形（支撑课程教学目标1，5，7）教学要求：理解内力、应力、位移、变形及应变等基本概念；会计算拉压杆横截面上应力和斜截面的应力，以及拉压杆内最大正应力和最大切应力的计算；理解单向应力状态的胡克定律；掌握拉压杆的变形计算；理解扭转变形、切应力互等定理、剪切胡克定律等基本概念；熟记实心圆轴和空心圆轴的极惯性矩和扭转截面系数，会计算横截面上任一点的切应力；了解纯剪切应力状态的特点，以及低碳钢和铸铁等材料扭转破坏现象和破坏原因；会计算圆截面直杆扭转时的变形量；理解对称弯曲、平面弯曲、纯弯曲、中性层、中性轴等基本概念；理解弯曲正应力的分布规律，正确计算正应力；了解几种常用截面的弯曲切应力分布规律，能正确矩形截面计算其最大切应力。教学内容：（1）轴向拉压杆件的应力和变形（2）扭转杆件的应力和变形（3）平面弯曲杆件的应力和变形9．基本变形杆件的强度与刚度（支撑课程教学目标5，7）教学要求：熟练运用强度条件对拉压杆进行强度计算；熟练运用等直圆截面杆扭转的强度条件和刚度条件，进行强度计算和刚度计算；熟练运用正应力强度条件进行强度计算；了解提高梁的承载能力、合理设计弯曲梁常用的措施。教学内容：（1）基本概念（2）拉压杆的强度计算（3）扭转杆件的强度和刚度计算（4）梁的强度和刚度计算10．组合变形（支撑课程教学目标1，5）教学要求：明确杆件组合变形下计算理及其计算方法；掌握在拉弯组合变形和偏心压缩下的强度问题的分析方法。教学内容：（1）基本概念与工程实例（2）拉伸(压缩)与弯曲（3）偏心压缩（拉伸）压杆稳定（支撑课程教学目标1，6）教学要求：明确弹性体稳定平衡与不稳定平衡，理解失稳现象、临界力、临界应力、柔度等概念；理解欧拉公式，掌握欧拉公式的应用及欧拉临界力的计算；理解欧拉公式的适用范围，能根据压杆的柔度正确区分三类不同的压杆，并能按不同公式分别计算相应的临界应力、临界力；理解稳定条件、稳定因数的意义，掌握压杆的稳定计算方法。教学内容：（1）压杆稳定性的概念（2）细长中心受压直杆临界力的欧拉公式（3）欧拉公式的应用范围·临界应力总图（4）压杆的稳定计算12．静定结构的内力（支撑课程教学目标1，8，9，10）教学要求：理解几何几何不变体系和几何可变体系的概念，理解瞬变体系的概念，掌握静定结构与超静定结构的几何组成特征。理解静定平面刚架的组成特点和受力特点，了解工程中静定刚架的形式，熟练掌握静定平面刚架内力计算方法、内力图的绘制。了解桁架的受力特点、组成特点和计算假定，了解平面桁架的分类，掌握用结点法和截面法计算桁架的杆件内力，掌握零杆判别的方法。理解静定结构的特性。教学内容：（1）平面体系的几何组成分析（2）静定平面刚架（3）静定平面桁架静定结构的特性13．静定结构的位移（支撑课程教学目标1，8，9，10）教学要求：了解广义位移的概念和变形体的虚功原理，掌握单位荷载法和结构位移的一般公式，熟练掌握用图乘法计算荷载作用下结构的位移，了解功的互等定理。教学内容：（1）变形体系的虚功原理（2）位移计算的一般公式单位荷载法（3）图乘法（4）线弹性结构的互等定理14．超静定结构（支撑课程教学目标1，9，10）教学要求：能正确判定超静定结构的超静定次数，掌握力法的基本原理，熟练掌握用力法求解一次超静定结构在荷载作用下的内力计算和内力图的绘制；理解位移法的基本概念，理解等截面直杆的转角位移方程，了解用位移法计算荷载作用下刚架内力的思路；了解力矩分配法的基本原理。教学内容：（1）超静定结构的一般概念（2）力法原理、力法典型方程和举例（3）等截面直杆的转角位移方程（4）位移法的典型方程及计算步骤（5）力矩分配法简介15．工程案例与创新创业教育（支撑课程教学目标10）教学要求：结合工程实际案例强化学生知识和能力的创新教育，鼓励创新和改革，学会应用专业知识分析和解决实际问题，具备一定的创新意识和创新能力。教学内容：（1）结合工程案例，培养学生分析问题的能力。 （2）结合实际工程问题，鼓励学生提出解决问题的手段，加强创新教育和创新能力的培养。注：符号“”为重点内容，“”为难点内容，“”为既是重点又是难点内容。四、各教学环节学时分配表序号教学单元名称讲课实验上机习题………1绪论22力的概念与物体的受力分析23平面汇交力系与平面力偶系314平面任意力系315空间力系16杆件的内力427截面的几何性质18基本变形杆件的应力与变形629基本变形杆件的强度与刚度4110组合变形211压杆稳定412静定结构的内力613静定结构的位移614超静定结构615工程案例与创新创业教育216力学基础实验8合计5288五、教学组织与方法1．以教师讲授法为主，在系统讲述本课程的知识要点的基础上，注重阐明课程的重点和难点，以提高学生对课程内容的理解和掌握；2．利用多媒体等现代教育技术，结合工程应用和能力培养，采用基于问题、基于案例、研究性教学等方法组织本课程教学。3.定期组织课堂讨论，就学生解题过程中出现的问题组织课堂讨论，培养学生分析问题的能力、逻辑思维能力和口头表达能力，加深对基本概念的理解。同时，在讨论的过程中，补充介绍科研新成就。 4.结合典型工程讲解，介绍工程事故处理实例结合授课内容，选取典型工程事故实例进行解剖、分析、启发思考，活跃课堂气氛，同时也提高了学生的学习兴趣，增强了学生解决实际问题的能力。5．研究性教学和案例教学主要内容根据本课程的教学内容和工程应用性强的特点，建议选择以下知识点开展研究性教学：（1）拉压杆件在工程中的应用；（2）合理设