《建筑力学》教学大纲-ARCHITECTURE MECHANICS

建筑力学教学大纲课程编码：03222003课程名称：建筑力学 ARCHITECTURE MECHANICS先修课：高等数学，大学物理总学时：116 （授课学时 106 实验学时 10）一课程的性质与任务本课程是建筑类各专业（高职）的必修课，是学习大学物理，高等数学后开设的，是一门实用性很强的主干课程；其任务是培养学生掌握必要的力学理论知识和基本计算方法，可为后续课程（为钢结构，混凝土结构与砌体结构，土力学与地基基础、施工技术等）打下必要基础；同时又可单独处理一些力学问题，培养学生正确分析和解决实际问题的工作能力。二课程教学的基本要求，重点、难点与课时分配1.静力学基本知识（4 学时）基本要求：通过学习，使学生掌握静力学基本概念，公理，约束及其反力，受力图。重点与难点：重点是概念、公理的正确理解与灵活运用，难点是综合运用概念、公理、约束、反力准确迅速地画出受力图，为受力分析和计算打下必要基础。2.平面力系（10 学时）基本要求：通过学习，使学生熟练掌握：平面汇交力系 解析法以及平面汇交力系平衡的解析条件其应用。力矩 平面力偶系 力矩、力偶的概念与计算，平面力偶的合成与平衡条件。平面一般力系 力线平移，平面一般力系向作用面内一点的简化，平面一般力系的合成与平衡条件，物体系统的平衡，简单静定平面桁架的内力计算。重点与难点：重点是平面汇交力系合成的解析法，力矩 平面力偶系 力矩、力偶的概念与平面力偶的合成平面平面一般力系的合成与应用。难点在于综合运用，解决实际问题。3. 空间力系（2 学时）基本要求：通过学习，使学生理解空间力系的概念，熟练掌握物体重心和形心的计算。重点与难点：熟练掌握物体重心和形心的计算。4.材料力学的基本任务与基本变形（2 学时）基本要求：通过学习，使学生理解变形固体的基本概念、杆件变形的基本形式。重点与难点：理解变形与假设。5.轴向拉伸和压缩（8 学时）基本要求：通过学习，使学生理解轴向拉伸和压缩的概念，熟练掌握轴力的画法，胡克定律的应用，材料在拉伸和压缩时的力学性质，轴向拉压杆的强度计算。重点与难点：应力、应变计算、强度计算。6.扭转（2 学时）基本要求：通过学习，使学生理解扭转的相关概念，掌握扭转时的强度和刚度计算。重点与难点：园轴扭转时的强度和刚度计算。7.梁的内力（10 学时）基本要求：通过学习，使学生理解并掌握剪力和弯矩的概念，熟练掌握内力图的画法。重点与难点：熟练掌握内力图的画法。8.平面图形的几何性质（4 学时）基本要求：通过学习，使学生理解并掌握重心、形心、惯性距、惯性矩、惯性半径、惯性距的平移轴公式以形心主惯性轴和形心主惯性距的概念。重点与难点：组合图形重心、形心、静距、惯性距的计算。9.梁的应力（8 学时）基本要求：通过学习，使学生熟练掌握梁弯曲时的正应力，切应力的计算公式，梁的强度条件及强度计算。重点和难点：梁弯曲时的强度计算。10.梁的变形（4 学时）基本要求：通过学习，使学生掌握用叠加法求梁的度计算及提高梁刚度的措施。重点与难点: 应用刚度条件解决实际问题。11.组合变形（8 学时）基本要求：通过学习，使学生掌握组合会变形的概念、截面核心的概念，熟练掌握偏心压缩，斜弯曲的强度计算。重点与难点：斜弯曲与偏心压缩时的强度计算。12. 压杆稳定（6 学时）基本要求：通过学习，使学生理解并掌握压杆稳定的概念、细长压杆临界力计算的欧拉公式、临界应力与柔度、压杆稳定的实际计算方法，提高压杆稳定性的措施。重点与难点：柔度计算、压杆稳定性计算。13结构的计算简图（2 学时）基本要求：通过学习，使学生掌握杆件结构的分类，荷载的分类，熟练掌握计算简图的画法。 重点与难点：荷载的简化，计算简图的画法。14平面体系的几何组成分析（4 学时）基本要求：通过学习，使学生理解并掌握几何可变，几何不变，刚片，单铰，复铰，虚铰等有关概念，熟练掌握几何 组成分析的理论依据和实际分析方法。重点与难点：实际几何组成分析。15静定结构的内力分析（8 学时）基本要求：通过学习，使学生熟练掌握 多跨静定梁，静定平面刚架，三铰拱，静定平面珩架的内力计算，掌握静定结构的基本特性。重点与难点：多跨静定梁，静定平面刚架，静定平面行架的内力计算。16静定结构的位移计算（8 学时）基本要求：通过学习，使学生掌握虚功原理，计算结构位移的一般公式，图乘法计算梁和刚架的位移静定结构由于温度变化，支座移动时的位移计算。重点与难点：虚功原理，图乘法计算结构位移。17力法（8 学时）基本要求：通过学习，使学生掌握力法的基本原理 ，典型方程，力法的应用和单跨静定梁的内力计算。重点与难点：力法的实际应用解算超静定结构。18位移法（8 学时）基本要求：通过学习，使学生理解并掌握位移法的基本原理，熟练掌握用转角位移解算超静定结构。重点与难点：熟练运用转角位移方程解算超静定结构。19力矩分配法（4 学时）基本要求：通过学习，使学生理解并掌握力矩分法的基本原理，熟练掌握连续梁和无侧移刚架的计算。重点与难点：熟练运用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。20影响线（4 学时）基本要求：通过学习，使学生了解影响线的概念，掌握静力法作梁的内力影响线，连续梁，简支梁的内力总给图。重点与难点：正确理解影响线得意义，掌握影响线的做法。21.实验名称、内容与学时分配： 序号实验项目名称时数必开选开每套仪器人数实验类型目的要求1低碳钢、铸铁的拉伸实验2 必开 10 人操作性1、观测低碳钢、铸铁拉伸过程中的各种现象2、测定低碳钢、铸铁拉伸时的各项相应指标3、比较塑性材料、脆性材料拉伸时的力学性能2低碳钢、铸铁的压缩实验2 必开 10 人操作性1、观测低碳钢、铸铁压缩过程中的各种现象2、测定低碳钢、铸铁压缩时的各项相应指标3、比较塑性材料、脆性材料压缩时的力学性能3弹性模量 E 的测定实验1 选开 10 人操作性 1验证虎克定律，测定低碳钢的弹性模量。2了解实验加载方案的拟定原则。3学习应力电测法4 扭转实验 1 选开 10 人操作性 1、观察扭转破坏2、测定低碳钢、铸铁扭转时的各项相应指标3、比较塑性材料、脆性材料扭转时的力学性能5 直梁弯曲正应力实验 2 选开 10 人操作性 1、用电测法测定梁纯弯曲时的正应力分布2、学习电测法6 钢筋的检测 2 必开 10 人综合性 测定钢筋的屈服点、抗拉强度和伸长率，评定钢筋的强度等级。抗伸试验是评定钢筋质量是否合格的一个试验项目。三能力培养要求本课程主要培养学生对建筑设备有关强度、刚度稳定性分析计算的能力。通过本课程的学习与实践，既能为土力学与地基基础 、 混凝土结构与砌体结构 施工技术等打好必要的基础，又能独立解决一些实际力学问题，培养学生的创新精神。四参考书目：土木工程力学 ，葛若东，陈素红编，北京科学出版社，2004；建筑力学 ，周国瑾，施美丽，张景龙编著，同济大学出版社，2007；石立安，建筑力学 ，华中科技大学出版社，2007.五考核形式：闭卷考试。六有关说明建筑力学基本上涵盖了理论力学、材料力学、结构力学全部知识，内容较多，不同版本之间会有一定差异。因此，实际教学过程中，在控制课时总量的前提下，有些章节的学时应该适当调整。七课程建设及改革摘要本课程既保持建筑力学内容自我的系统性、连续性与完整性，又着重与实际工程的密切联系、针对性、实用性强。（一） 、教学内容1、内容选取 针对性和适用性强 根据行业企业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求，选取教学内容，并为学生可持续发展奠定良好的基础。首先是，根据高职培养目标是否需要，决定取舍。例如，运动学、动力学原本是理论力学部分的难点。土木工程专业本科生也要学运动学、动力学，占理论力学的 3 分之 2 以上，40 多课时；目的主要是用于研究设计抗震、防震结构。但对于建筑工程技术专业的高职学生而言，培养目标中无抗震、防震研究的要求，所以在重组时，大刀阔斧将该部分完全删了去。再如，大学物理、中学物理、建筑力学中都有力的概念、力的三要素、力的表示方法等，在重组教材时就没再重复；仍不失建筑力学的连续性和完整性。再是，据高职培养目标的需要程度，决定详略。 “扭转”这一章，对机械工程专业的学生来讲，必须精通，是个重点章节；而对于一般建筑结构来说，受扭转的情况相当少。所以，这一章，篇幅很少，只作一般介绍。而拉伸、压缩、弯曲是主要受力变形形式，所以重点放在拉压弯上。特别是弯曲，既是重点又是难点，采用了相当大的有篇幅。还有，有的内容，例如，主应力迹线图，冷作硬化等，在理论知识结构当中只是 相关章节中很微不足道的一小点点。但对于现场施工技术、现场施工管理工作来说，不可或缺，并且不能有一点马虎、含糊，就安排了较大篇幅，并要求教师联系实际反复讲，讲深讲透，让学生记一辈子。总之，针对高职培养目标教学实际需要，对教学内容进行了较大力度的改革，全部内容，彻底改变了过去教授力学知识的传统模式，完全是为工作岗位应有专业素质需要服务的。目的明确，思路清晰，把握关键，突出重点，有繁有简，避免了盲目性，把有限的学时和精力用到最需要的知识学习上，取得了“时”半功倍的效果，受到了学生和领导的好评。（见教学大纲、教案、课件和试验实训指导书）2、内容组织 组织与安排合理 遵循学生职业能力培养的基本规律，以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容，科学设计学习性工作任务，教、学、做相结合，理论与实践一体化，实训、实习等教学环节设计合理。按真实工作任务及其工作过程为依据，将建筑力学理论教学内容整合为 10 个模块，并与实习实训等教学环节有机结合，合理安排（详见实验实训大纲、试验实训指导书和教案） 。这 10 个模块是：模块 1（6 学时）：静力学基础。（力的概念，四个公理，荷载分类，约束及约束反力，受力图）模块 2（12 学时）：平面力系的合成与平衡。（力的投影；力矩和力偶；力的平移定理；平面汇交力、平面力偶系、平面一般力系的合成及平衡）模块 3（28 学时）：杆件的四种基本变形的内力、应力和变形。（轴向拉压杆、剪切、扭转和弯曲杆件的内力计算；应力及强度计算；变形及刚度计算）模块 4（8 学时）：应力状态和组合变形。（平面应力状态的解析法；斜弯曲；压、拉弯组合变形；偏心受压）模块 5（4 学时）：压杆的稳定计算。（压杆稳定的概念；细长压杆的临界力、临界应力的确定；压杆的稳定计算方法和提高压杆稳定的措施）模块 6（6 学时）：杆件结构的计算简图和结构的几何组成分析。模块 7（12 学时）：静定结构的内力计算。（静定梁；静定平面刚架；静定平面桁架；三铰拱；静定组合结构）模块 8(8 学时)：静定结构的位移计算。（静定梁；静定平面刚架；静定平面桁架）模块 9（20 学时）：超静定结构的内力计算。（力法；位移法；力矩分配法）模块 10(4 学时)：影响线及应用。（静定结构的影响线；荷载最不利位置的确定；简支梁的内力包络）课程内容的模块化对不同专业的不同需求不仅能量体裁衣，各取所需，又能灵活组织教学。3、表现形式 教材及相关资料齐全（见以下教材附图）3-1 选用先进、适用教材或与行业企业合作编写工学结合特色教材。3-1-1 选用高等院校“十一五精品规划教材” （全国高校素质教育教材研究编审委员会审定）选用的精品教材 编写的工学结合特色教材编写的工学结合特色教材 3-1-2 与行业企业合作编写工学结合特色教材 3 本。 （见附图）3-2 大纲、教案、课件、案例集、实训实习项目、习题集、试题库、学习指南等教学相关资料齐全，符合课程设计要求，满足网络课程教学需要。 （见课程网站）（二） 、教学方法与手段改革1、 、教学设计 教学模式 重视学生在校学习与实际工作的一致性，有针对性地采取工学交替、任务驱动、项目导向、课堂与实习地点一体化等行动导向的教学模式，重视学生完成完整工作任务能力的培养。每一章节的所有概念、理论、原理、方法，甚至例题、习题，都坚持做到由实际问题导出，最终落实到解决实际问题上。例如第一章第一节，由就业岗位入手，引入了工程中的常用术语，概念；结构的组成，各部分的实物及其在力学中的表示方法；结构中每一部分的力学要求，使学生一开始就建立起了工程的概念，懂得了为什么要学习建筑力学，怎样联系实际学好力学，目的明确了，学习的主动性，积极性持久性普遍提高，不少学生能够联系实际提出问题请老师解答。每一章节的理论、公式、方法都由完整的工作任务或实际工程模型化导出，最终落实到培养学生完成完整工作任务的能力上。 。例如弯矩的概念和计算部分，让学生观察分析建筑物中的梁，由横向外力弯曲变形弯矩危险截面，既然有危险截面就要找出危险截面方法是内力和内力图。这样概念、方法、公式的导出和应用目的、应用方法十分自然，学生容易接受。再如，拉（压）弯、稳定性计算讲解，都有相应的教学设计。（同课程整体设计，课堂教学与实际工作任务一体化的教学模式）2、教学方法 教学方法的运用 重视教学方法改革，根据课程内容和学生特点，灵活运用案例分析、分组讨论、情景设计、角色扮演、启发引导等教学方法，引导学生积极思考、乐于实践，提高教、学效果。 在教学活动中，根据课程内容和学生特点，在老师讲透有关概念、理论、公式和有关要求后，让学生扮演技术人员和公司领导，交代任务，或分组或单人分头独立完成，然后，由学生和老师共同评点。学生热情高，积极参与，认真思考，课堂气氛活跃，教学效果好。（同课程整体设计和教案）3、教学手段 信息技术的应用 运用现代教育技术和虚拟现实技术，建立虚拟社会、虚拟企业、虚拟车间、虚拟项目等仿真教学环境，优化教学过程，提高教学质量和效率，取得实效。 根据高职培养目标、学生特点和建筑力学的四大任务，将课程内容设计为现