四川大学结构力学本科教学大纲.doc

结构力学教学大纲一、课程基本信息课程名称： 结构力学（Structural Mechanics）课 程 号：30549840课程类别：选修课学 时： 64 学 分： 4二、教学目的及要求本课程是土木工程专业必修的一门主要的专业基础课。本课程的教学目的是使学生在理论力学、材料力学的基础上进一步掌握分析计算杆件体系的基本原理和方法，了解各类结构的受力性能，培养结构分析计算（包括手算与电算）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下基础。 课程的基本要求 ：1. 了解结构力学的任务以及与其它课程的关系，正确理解结构计算简图的概念、简化要点和条件，了解杆件和荷载的分类与特点。2. 理解几何不变体系、几何可变体系、几何瞬变体系、（静力）自由度、约束及其类型等基本概念。正确理解和应用几何不变体系的组成规则（两刚片法则、三刚片法则、二元体法则），对体系进行几何构造分析。掌握体系的计算自由度的概念及计算。3. 熟练掌握杆件上的荷载与内力的微分关系、增量关系，并用以定性分析和判断内力图的形状。熟练掌握分段叠加法作弯矩图的方法。正确、灵活地选取和画出隔离体图，熟练掌握应用隔离体图及平衡条件计算结构支座反力、内力的方法；熟练掌握静定梁、静定刚架内力计算和内力图的绘制以及静定平面桁架内力的求解方法；掌握静定组合结构、三铰拱的内力计算和内力图的绘制方法；了解静定结构的力学特征。4. 理解变形体虚功原理的内容及其应用；熟练掌握荷载作用下静定结构的位移计算方法（主要是图乘法）；掌握静定结构由于温度改变和支座移动所引起的位移计算方法；了解互等定理。 5. 正确理解影响线的概念以及与内力图的区别；熟练掌握静力法作静定梁、刚架和桁架的内力（支反力）影响线；了解用机动法作影响线；会用影响线求移动荷载作用下结构的最大内力。 6. 了解超静定结构的特点和掌握判定超静定结构的次数，充分理解和掌握力法的基本原理，能够熟练的用力法计算超静定结构（梁、刚架、桁架、排架、组合结构和两铰拱）在荷载作用、温度改变和支座移动影响下的内力，并利用结构和荷载特点来简化计算，会计算超静定结构的位移，了解超静定结构内力图的校核方法和力学特征。 7. 充分理解和掌握位移法的基本原理，充分理解转角位移方程中每一项的力学意义，正确判断结构的未知位移数量，能够用位移法熟练计算无侧移刚架和有侧移刚架在荷载作用下及支座移动下的内力计算，会用对称性简化结构计算。 8. 正确理解力矩分配法和位移法的关系及力矩分配法的适用条件，能够正确计算转动刚度和分配系数，用力矩分配法熟练计算多结点连续梁和无侧移刚架在荷载作用下及支座移动下的内力，会用对称性简化结构计算。9. 理解结构失稳的两种基本形式，掌握静力法和能量法计算结构临界荷载的基本原理，会计算简单杆件结构的临界荷载。10. 理解极限弯矩、极限荷载的概念，掌握超静定梁的极限荷载的计算方法，了解比例加载时的一般定理。了解用静力法和机动法求刚架极限荷载。三、教学内容主要内容：（一）绪论 结构力学研究的对象和任务。结构的计算简图的简化。平面杆件结构和荷载的分类。（二）平面体系的几何构造分析几何不变体系和几何可变体系、自由度和约束、必要约束和多余约束的概念，瞬变体系的概念。平面几何不变体系的基本组成规律及其应用。 （三）静定结构的受力分析 用隔离体平衡法求杆件未知内力的要点。直杆荷载与内力间的微分与增量关系及其在内力图上的反映。分段叠加法作直杆的弯矩图。静定梁和刚架内力图的作法，静定桁架、组合结构和拱的内力计算方法。静定结构的力学特性以及各类结构的受力特点。 （四）虚功原理与结构的位移计算 变形体虚功原理及其在结构位移计算中的应用，静定结构由于荷载、支座移动、温度改变和制造误差而产生的位移的计算方法。广义力和广义位移的概念。图乘法在位移计算中的应用。线弹性体系的互等定理。 （五）影响线 影响线的概念。用静力法作静定梁和桁架内力的影响线，用机动法作静定梁内力的影响线。用影响线求移动荷载下结构的最大内力。 * 简支梁的内力包络图与绝对最大弯矩。 （六）力法 力法的基本原理。用力法计算超静定结构在荷载、支座移动、温变作用下的内力、超静定结构的位移计算。超静定结构的力学特性。 （七）位移法 位移法的基本原理，掌握等截面直杆的刚度方程和位移法典型方程。用位移法计算刚架和连续梁在荷载作用下的内力。 （八）力矩分配法 力矩分配法的概念，用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。了解无剪力分配法及应用条件。用挠曲线比拟法作连续梁内力的影响线。 （九）结构稳定计算 稳定问题的基本概念。用静力法和能量法确定压杆的临界荷载。 （十）结构的极限荷载 根限弯矩、塑性铰和极限荷载的概念。比例加载的一般定理。超静定梁极限荷载的计算。学时分配: 本课程的教学时数为 64 学时，课内外学时比例为 1:2 ，课内学时分配如下表： 章 次 讲课 习题 小计 第 1 章 绪论 2 0 2 第 2 章 平面体系的几何构造分析 4 04第 3 章 静定结构的受力分析 82 10 第 4 章 虚功原理与结构的位移计算6 2 8 第 5 章 影响线 606 第 6 章 力法8 2 10第 7 章 位移法 82 10第 8 章 渐近法 6 0 6第 7 章 结构稳定计算 4 04 第 8 章 结构的极限荷载 4 04合 计 56 8 64 教学重点与难点：（一）绪 论 重点：正确理解结构计算简图的概念、简化要点和条件，了解杆件和荷载的分类与特点。 难点： 结构计算简图的简化。 （二）平面体系的几何构造分析 重点：正确理解基本概念和几何不变体系的组成规则，并熟练应用组成规则对体系进行几何构造分析。掌握体系的计算自由度的概念及计算。难点：组成规则的灵活应用，具体表现在刚片和约束的选择与等效，选择一个正确的入手点。 （三） 静定结构的受力分析 重点：熟练应用杆件上的荷载与内力的微分、增量关系来定性分析、判断和画出内力图的形状，正确、灵活地选取和画出隔离体图，熟练应用截面法计算各类结构的支座反力、内力，并绘制出相应的内力图，掌握分段叠加法作弯矩图的方法。 难点：定性和熟练绘制结构的变形图、弯矩图。 （四）虚功原理与结构的位移计算 重点：理解变形体虚功原理的内容及其应用，熟练静定结构的位移计算方法（主要是图乘法）。 难点：变形体虚功原理的理解和图乘法的技巧，具体表现在图乘法时面积 和对应标距 y 的选择上。 （五）影响线 重点：正确理解影响线的概念，掌握静力法作静定梁、刚架和桁架的内力（支反力）的影响线，用机动法作多跨静定梁的影响线，利用影响线求移动荷载作用下结构的最大内力。 难点：桁架的影响线求作和临界荷载的判定。（六）力 法 重点：充分理解和掌握力法的基本原理，熟练的用力法来计算超静定结构在荷载、温度改变和支座移动影响下的内力，并利用结构和荷载特点来简化计算，会计算超静定结构的位移。 难点：如何根据结构和荷载特点来选择一个计算方便、简单的基本体系，并建立相应的力法基本方程。 （七）位移法 重点：充分理解和掌握位移法的基本原理，正确判断结构的未知位移数量，熟练的用位移法来计算无侧移和有侧移刚架在荷载作用下及支座移动下的内力，会利用对称性简化结构计算。 难点：未知量的正确选择和建立平衡方程。 （八）渐近法 重点：正确理解力矩分配法的适用条件，熟练计算多结点连续梁和无侧移刚架在荷载作用下及支座移动下的内力，会利用对称性简化结构计算。 难点：正确理解力矩分配法时的每一步物理力学意义，以及刚架结构中上下、左右传递时容易掉项和具有悬臂杆件的结点处理。 （九）结构稳定计算 重点：正确理解结构失稳的两种基本形式，用静力法和能量法确定压杆的临界荷载。 （十）结构的极限荷载 重点：正确理解根限弯矩、塑性铰和极限荷载的概念。难点：超静定梁极限荷载的计算。四、教材（名称、作者、出版社、出版时间）名 称：结构力学（I）、（）作 者：龙驭球、包世华等 出 版 社：高等教育出版社出版时间：2000年7月五、主要参考资料（1）名 称：结构力学（上下册） （“十五”国家级规划教材） 作 者：李廉锟 主编 出版 社：高等教育出版社 出版时间： 2004 年 7 月（2）名 称：结构力学（上下册） （“十五”国家级规划教材） 作 者：朱慈勉 主编 出版 社：高等教育出