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结构力学(双语)
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《结构力学》教案

授课对象:水工、农水、农建、土木、水保本科

教学时数:64学时

使用教材: 李廉锟主编. 结构力学(第四版),北京:高等教育出版社

参考教材:1.龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

2.王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

3.李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

4.吴德伦主编. 结构力学,重庆大学出版社

5. 袁驷编. 程序结构力学,高等教育出版社

6.胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

7.赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

 

1   

 1. 本章的教学目标及基本要求

1)了解结构力学课程的性质和要学习的内容。

2)了解杆系结构分类。

3)了解选取结构计算简图的原则;了解杆系结构怎样简化为计算简图。

4)了解结构力学的学习方法。

2. 本章各节教学内容及学时分配(2学时)

§1—1 结构力学的研究对象和任务

§1—2 荷载的分类

§1—3 结构的计算简图

§1—4 支座和结点的类型

§1—5 结构的分类

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:掌握杆系结构常见支座和结点的基本类型及其计算简图的变形和受力特点。

难点:怎样将实际结构简化为计算简图。

4. 本章教学内容的深化和拓宽

适当介绍结构力学课程在专业教学计划中的地位和作用,以及与后续专业课程的关系,以激发学生对本课程的重视和学习兴趣。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

用多媒体课件介绍典型的工程结构,包括我国古代的和现代的一些伟大建筑物特点,以增强学生的民族自豪感和社会责任感。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

7. 本章的思考题和习题

   

2  平面体系的机动分析

1. 本章的教学目标及基本要求

教学目标:掌握几何不变体系的组成规律,掌握根据这些规律判断结构体系的几何组成性质的方法,从而保证结构为几何不变体系。

基本要求:掌握几何不变体系、几何可变体系、约束、必须约束和多余约束的概念,掌握几何不变体系的简单组成规则,能运用组成规则分析平面杆件体系的几何组成性质,判定超静定结构的多余约束数目;了解体系的几何组成与静力特性之间的关系。

2. 本章各节教学内容及学时分配(6学时)

§2-1   

§2-2  平面体系的计算自由度

§2-3  几何不变体系的简单组成规则

§2-4  瞬变体系

§2-5  机动分析示例

§2-6  几何构造与静定性的关系

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:几何不变体系和几何可变体系的概念;刚片、自由度、约束、必要约束、多余约束的概念;几何不变体系的简单组成规则;运用这些组成规则对体系进行几何组成分析,并确定是否有多余约束及多余约束的个数。

难点:灵活运用几何组成规则分析平面杆件体系的几何组成性质。

4. 本章教学内容的深化和拓宽

三刚片体系中分别有一个虚铰、两个虚铰和三个虚铰在无穷远处时几何组成性质的判断,属于拓宽与深化的内容。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

老师重点讲解基本概念、基本组成规则和组成规则的运用,应有一学时习题课,注重启发式教学,并辅以多媒体课件演示,加深学生对概念的理解。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

7. 本章的思考题和习题

212224252629211212

 

3  静定梁与静定刚架

1. 本章的教学目标及基本要求

1)熟练掌握用截面法计算梁指定截面的内力。

2)熟练掌握用区段迭加法绘制直杆的弯矩图,绘制梁的剪力图,并能用荷载与内力的微分关系校核。

3)熟练掌握多跨静定梁的内力计算方法并绘制内力图。

4)熟练掌握静定平面刚架的内力计算方法及内力图的绘制方法。

2. 本章各节教学内容及学时分配(12学时)

§3-1  单跨静定梁

§3-2  多跨静定梁

§3-3  静定平面刚架

§3-4  少求或不求反力绘弯矩图

§3-5   静定结构的特性

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:绘制静定梁和刚架的弯矩图。

难点:对区段迭加法的理解和熟练运用。

4. 本章教学内容的深化和拓宽

在熟练掌握静定平面刚架内力计算的基础上,简要介绍静定空间刚架的特点。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

本章内容是结构力学课程的重要基础,要求学生熟练掌握,尽可能多做习题,并安排画弯矩图的课堂练习,当堂讲评,边练边讲。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

7. 本章的思考题和习题

313437310311313314315316319322324325326327

 

4 

 1. 本章的教学目标及基本要求

教学目标:了解拱是受压为主的一类结构,能跨越较大的跨度;会计算三铰拱的支座反力和内力;了解合理拱线的概念。

基本要求:理解三铰拱的受力特点,掌握三铰拱支座反力及指定截面内力的计算方法;了解三铰拱在竖向均布荷载作用下的合理拱轴方程。

2. 本章各节教学内容及学时分配(2学时)

§4-1  概述

§4-2  三铰拱的计算

§4-3  三铰拱的合理拱轴线

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:三铰拱的反力计算及受力特点。

难点:三铰拱的内力计算及合理拱轴线。

4. 本章教学内容的深化和拓宽

在讲清竖向荷载作用下三铰拱支反力及内力计算公式的基础上,可加深指出带拉杆的三铰拱的计算方法。求填料荷载作用下的合理拱轴线属于加深的内容。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

采用多媒体教学手段,并注意与黑板配合使用。尽可能介绍一些工程上正反两方面的实例(如赵州桥、彩虹桥等)以增加学生的感性认识。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

7. 本章的思考题和习题

4142

 

5  静定平面桁架

1. 本章的教学目标及基本要求

教学目标:掌握计算桁架各杆轴力的方法,了解各杆轴力随桁架外形变化规律,为合理地进行桁架设计提供依据。

基本要求:理解桁架的概念,掌握计算平面静定桁架内力的结点法、截面法以及两者的联合应应;能利用结点平衡的特殊情况判定零杆和某些杆件的内力;掌握静定组合结构的受力特点及内力计算方法,了解静定结构的一般力学特性。

2. 本章各节教学内容及学时分配(8学时)

§5-1  平面桁架的计算简图

§5-2  结点法

§5-3  截面法

§5-4  截面法和结点法的联合运用

§5-5  各式桁架比较

§5-6  组合结构的计算

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:桁架的组成特点及受力性能;桁架的计算简图;结点法和截面法;组合结构的内力计算。

难点:结点法和截面法;组合结构的内力计算。

4. 本章教学内容的深化和拓宽

在讲清结点法和截面法的基础上,可将桁架轴力的计算方法拓宽到通路法、杆件代替法等,当为对称桁架时,可利用对称性简化计算。还可介绍判定体系几何组成性质的另一种方法零载法。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

重点讲解基本计算方法:结点法和截面法,多讲例题、注重解题思路,计算路径的介绍。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

7. 本章的思考题和习题

525354555659511512513520

 

6  结构位移计算

1. 本章的教学目标及基本要求

教学目标:进行结构分析时,除了需计算结构的内力外,还需计算结构的位移。通过本章的学习,使学生了解位移计算公式的推导过程,会计算各种结构由于荷载作用、支座移动、温度变化等原因引起的位移。

基本要求:理解变形体系虚功原理的内容及其两种应用,理解计算结构位移的单位荷载法;熟练掌握静定结构在荷载作用下的位移计算方法;熟练掌握图乘法;掌握静定结构在支座位移和温度变化时的位移计算方法;了解线弹性结构的四个互等定理。

2. 本章各节教学内容及学时分配(10学时)

§6—1   

§6—2  变形体系的虚功原理

§6—3  位移计算的一般公式

§6—4  静定结构在荷载作用下的位移计算

§6—5  图乘法

§6—6  静定结构温度变化时的位移计算

§6—7  静定结构支座移动时的位移计算

§6—8  线弹性结构的互等定理

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:静定结构在荷载作用、支座移动、温度变化等各种因素影响下的位移计算,特别是图乘法计算梁和刚架结构的位移。

难点:变形体系的虚功原理及其推证。

4. 本章教学内容的深化和拓宽

在讲请变形体系虚功原理及其适用范围的基础上,可进一步指出平面杆系结构位移计算的一般公式的适用条件、静定结构在荷载作用下的位移计算公式的适用条件,以及四个互等定理的适用条件。

具有弹性支座的静定结构的位移计算属于加深的内容。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

采用多媒体教学手段,并注意与教材、板书结合以提高教学质量。在本章教学过程中,应注意进一步培养、提高学生画弯矩图的能力,并注意培养学生绘静定结构变形图的能力。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

7. 本章的思考题和习题

61656769615616620

 

7   

1. 本章的教学目标及基本要求

教学目标:超静定结构是工程中广泛使用的结构形式。要学习并掌握用力法计算超静定结构内力和位移的基本原理及方法。

基本要求:掌握力法基本原理,能正确判定超静定次数,并选取力法基本结构;熟练掌握在荷载作用下用力法计算各种超静定结构的方法和步骤;掌握在支座位移、温度变化等因素作用下,力法计算超静定结构的方法。掌握利用结构的对称性简化计算的方法;掌握超静定结构的位移计算及校核最终内力图的方法;了解超静定结构的一般特性。

2. 本章各节教学内容及学时分配(10学时)

§7—1   超静定结构概述

§7—2   超静定次数的确定

§7—3   力法的基本概念

§7—4   力法的典型方程

§7—5   力法的计算步骤和示例

§7—6   对称性的利用

§7—7   超静定结构的位移计算

§7—8   最后内力图的校核

§7—9   温度变化时超静定结构的计算

§7—10 支座移动时超静定结构的计算

§711  超静定结构的特性

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:判定力法基本未知量、选取力法基本结构、建立力法典型方程;荷载作用下超静定结构的力法计算及内力图绘制。

难点:利用对称性将结构简化为半结构;基本结构在荷载和多余力作用下任一截面的位移即是超静定结构相应截面在荷载作用下的位移。

4. 本章教学内容的深化和拓宽

在讲清用力法计算超静定结构的基本原理和方法的基础上,扩展介绍以下内容:具有弹性支座时超静定结构的计算;支座位移、温度变化等因素影响下超静定结构的内力校核,勾画超静定结构在荷载作用下大致的变形曲线的方法。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

重点讲授力法求解超静定结构的基本原理和计算方法,并应注意强调本方法的力学概念,避免学生只会机械地按步骤解题。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

7. 本章的思考题和习题

7172737576710718

 

8 

 1. 本章的教学目标及基本要求

1)掌握位移法的基本概念,正确判断位移法基本未知量,理解位移法典型方程的物理意义以及方程中系数和自由项的物理意义。

2)记住三种单跨超静定梁的形常数及常见荷载作用下的载常数。

3)熟练掌握用位移法基本体系和典型方程的解法计算超静定刚架在荷载作用下的内力,掌握超静定刚架在支座位移时计算。

4)了解超静定刚架在温度变化时的计算。

5)了解直接利用平衡条件建立位移法方程的解法。

2. 本章各节教学内容及学时分配(6学时)

§8—1  

§8—2 等截面直杆的转角位移方程

§8—3 位移法的基本未知量和基本结构

§8—4 位移法的典型方程及计算步骤

§8—5 直接由平衡条件建立位移法基本方程

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:单跨超静定梁的形常数、截常数及用位移法计算超静定刚架在荷载作用下的内力。

难点:对位移法典型方程物理意义的理解。

4. 本章教学内容的深化和拓宽

简单介绍考虑剪切变形时刚架的内力计算。在什么情况下应考虑杆件的剪切变形,怎样考虑剪切变形。

简单介绍混合法的概念,以加深对力法和位移法的理解。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

应重点讲清位移法的三个基本概念,深入理解形常数、载常数、位移法方程及方程中系数和自由项的物理意义。注意与力法进行比较。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

7. 本章的思考题和习题

    8182848688810

9 

 1. 本章的教学目标及基本要求

1)掌握力矩分配法的基本概念:转动刚度、分配系数和传递系数的物理意义和用途。

2)应用力矩分配法计算连续梁和无结点线位移的刚架在荷载及支座位移作用下的内力。

2. 本章各节教学内容及学时分配(4学时)

§9—1    

§9—2  力矩分配法的基本原理

§9—3  用力矩分配法计算连续梁

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:用力矩分配法计算连续梁和无结点线位移的刚架在荷载作用下的内力。

难点:分配系数及不平衡力矩的计算

4. 本章教学内容的深化和拓宽

随着计算机在结构分析中的广泛应用、力矩分配法的应用机会减少了,但其基本概念在结构受力的定性分析和概念设计方面具有重要的作用,可适当举例说明。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

注意解释力矩分配法每一步计算的物理意义,并配合多媒体课件进行演示,以加深学生对力矩分配法渐近本质的理解。将力矩分配法与位移法进行比较,以加深对这两种方法之间关系的认识。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

7. 本章的思考题和习题

    93949699

10  影响线及其应用

1. 本章的教学目标及基本要求

教学目标:除了承受固定荷载作用外,有些工程结构(如桥梁、吊车梁等)还承受移动荷载的作用。通过本章的学习,使学生能利用影响线这一工具来解决移动荷载作用下的结构分析问题。

基本要求:理解影响线的概念,掌握作静定梁和桁架内力影响线的静力法,会用机动法作静定梁的影响线;会利用影响线求固定荷载作用下结构的内力和移动荷载作用下结构的最大内力;了解绘制简支梁的内力包络图和求简支梁绝对最大弯矩的方法;了解利用机动法作连续梁内力的影响线,了解连续梁的内力包络图。

2. 本章各节教学内容及学时分配(4学时)

§10—1  

§10—2 用静力法作单跨静定梁的影响线

§10—3 用机动法作单跨静定梁的影响线

§10—4利用影响线求量值

§10—5 最不利荷载位置

§10—6 简支梁的绝对最大弯矩

3. 本章教学内容的重点和难点

重点:影响线的概念,影响线的作法,利用影响线求量值,移动荷载作用下的最大内力(或反力)的计算。

难点:荷载临界位置的判定方法。

4. 本章教学内容的深化和拓宽

在讲用静力法作桁架的影响线时,可先讲清上弦(或下弦)杆影响线的作法,然后拓展到其它杆件。在讲移动荷载最不利位置的确定时,临界荷载位置的特点及其判定方法属于加深的内容。

5. 本章教学方式(手段)及教学过程中应注意的问题

本章采用多媒体教学手段,可适当播放一些动画以增强学生的感性认识。简支梁的内力包络图和绝对最大弯矩、连续梁的内力包络图等内容可略讲,但应结合工程应用问题介绍内力包络图的作用。

6. 本章的主要参考资料

龙驭球,包世华主编. 结构力学教程,高等教育出版社

王焕定,章梓茂,景瑞编著. 结构力学,高等教育出版社

李家宝主编. 结构力学,高等教育出版社

胡维俊编. 结构力学解题指导及题解,河海大学出版社

赵更新编著. 结构力学辅导,中国水利水电出版社

7. 本章的思考题和习题

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