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文本内容:
《结构力学》教学大纲
一、课程基本情况英文名称Structural Mechanics课程编号F091730002072总学时72讲课学时72实践学时0总学分
4.5课程性质必修考核方式考试适用对象土木工程专业先修课程理论力学、材料力学参考文献《结构力学》(第四版)龙驭球、包世华、袁驷,高等教育出版社出版,2018《结构力学》(第三版),朱慈勉、张伟平,高等教育出版社,2016《结构力学》(第6版),杨弗康、李家宝、洪范文等,高等教育出版社,2016
二、课程目标本课程是土木工程专业的专业核心课程,涉及混凝土结构、钢结构、多高层结构、建筑结构抗震设计等相关知识通过本课程的学习,使学生达到如下课程目标
1.能够通过学习结构力学基本概念并结合土木工程相关专业知识,分析并选择实际结构的合理计算简图,能够利用几何不变体系的组成规则对体系进行儿何构造分析,结合体系计算自由度分析来解决复杂工程问题支撑毕业要求1-
22.能够使用多种方法求解静定结构内力并绘制内力图,能够使用单位荷载法及图乘法计算静定结构的位移,能够使用静力法和机动法绘制静定结构的影响线,能够利用力法、位移法、力矩分配法、矩阵位移法及近似法等方法求解超静定结构内力,并能够对所有计算结果进行有效校核,能够求解简单结构动力学问题支撑毕业要求2-2表1本课程对毕业要求及其指标点的支撑课程目标对应的知课程目标课程目标支撑的毕业要求指标点支撑强度识单元1-2掌握土木工程专业所需要的力学基础知识,能够建立复知识单元
一、二综课程目标1强支撑杂土木工程问题的力学计算模型,包括荷载和边界条件合训练2-2能够应用力学基础知识准确识别复杂土木工程问题,并知识单元三〜六综课程目标2强支撑能选择合适的方法进行分析和求解合训练
三、教学内容、教学方法和手段、学时分配知识单元一结构力学基本概念支撑课程目标1(建议1学时)教与学要求本知识单元要求学生能利用结构和结构力学的基本概念及结构的分类情况,正确区分理论力学、材料力学、结构力学和弹性力学的研究范围通过对结构力学的研究对象和主要任务的学习,能利用三种手段和三基方程来解决结构力学问题教师通过形象化模型展示不同类型工程结构的特点,列表比较分析四种力学研究对象的差异用通俗易懂的语言描述结构力学任务和研究的具体内容学生在课后通过查找资料辨析各种工程结构各属于哪一门力学的研究对象教与学方法讲授、实例知识点1:结构力学的基本概念主要内容结构和结构力学的基本概念、结构的分类和四大力学的研究范围、结构力学的研究对象和任务、结构力学研究的手段和方法知识单元二平面几何体系组成分析支撑课程目标1(建议3学时)教与学要求本知识单元要求学生能通过学习结构计算简图选取的基本原则、方法以及结构、荷载的分类和几何构造分析的基本概念,能使用规则进行几何构造分析,利用体系计算自由度的概念和计算公式进行体系的计算自由度分析教师通过实例与计算简图对比分析给学生展示结构计算简图如何选取,通过对不同类型体系进行分类来让学生可以灵活使用规则来进行构造分析学生在课后通过实例分析和综合训练来增强自己对理论知识在实际中应用的能力教与学方法案例知识点1:结构计算简图选取的基本原则、方法以及结构、荷载的分类主要内容结构计算简图选取的基本原则、要点、方法以及结构荷载的分类及其特点知识点2几何可变和几何不变体系的概念、体系的自由度、几何不变体系的组成规则主要内容几何构造分析的基本概念及几何不变体系的组成规则、体系计算自由度的计算方法知识点3静定结构与超静定结构的几何组成特征主要内容静定结构与超静定结构的几何组成特征知识点4瞬变体系的概念主要内容瞬变体系的概念、特点及组成分析方法知识单元三静定结构内力、位移的分析和计算支撑课程目标2(建议22学时)教与学要求本知识单元要求学生能够利用截面法及荷载内力关系,绘制各种类型的静定结构的内力图教师通过各种静定结构内力求解和校核案例的讲解,开拓学生的解题思路,培养学生严谨认真学习态度,提高学生计算和分析能力学生通过课后作业来巩固自己对静定结构的分析能力和求解能力教与学方法讲授知识点1:静定梁内力图主要内容单跨静定梁的内力计算及内力图、多跨静定梁的组成特点及传力层次图、多跨静定梁的内力分析及内力图知识点2静定平面刚架主要内容静定平面刚架的内力计算、内力图的绘制及校核知识点3三较拱的内力计算方法以及合理拱轴的概念主要内容三较拱的内力计算方法、合理拱轴的概念及常见荷载作用下的合理拱轴线知识点4桁架的内力计算主要内容结点、截面单杆、零杆的概念和判断方法、桁架内力求解的结点法和截面法及结点法和截面法的联合应用、复杂桁架解法简介知识点5静定组合结构的内力计算主要内容静定组合结构的概念和特点、静定结构的求解方法技巧与校核知识点6虚功原理主要内容广义位移的概念、实功与虚功的概念、变形体系的虚功原理知识点7结构位移计算方法主要内容结构在各种作用下的位移计算方法,单位荷载法求解位移的公式和解题步骤知识点8支座移动及温度改变引起的位移计算方法主要内容支座移动及温度改变引起的位移计算方法、计算要点及实例分析知识点9图乘法计算梁和刚架的位移主要内容图乘法的推导、适用条件、注意事项、求解结构位移过程及容易出现问题知识点10互等定理主要内容互等定理概念及其在实际中的应用知识单元四影响线支撑课程目标2(建议8学时)教与学要求本知识单元要求学生能依据影响线的概念,利用静力法和机动法求解静定梁、桁架和刚架结构的影响线,利用影响线确定最不利荷载位置,绘制简支梁内力包络图教师通过对两种求解方法的讲解,展示两种方法求解影响线的关键点,提高学生求解影响线的能力学生在课后通过作业来加强自己对实际问题的教与学方法讲解知识点1:移动荷载及影响线的概念主要内容移动荷载及影响线的概念知识点2静力法作静定梁的影响线主要内容静力法作静定梁的影响线的步骤及简化静力法做影响线知识点3机动法作静定梁的影响线主要内容机动法作静定梁的影响线的三个要点及求解过程中应注意的问题知识点4利用影响线确定最不利内力位置的方法主要内容利用影响线确定最不利内力位置的方法、要点及实例分析知识点5简支梁内力包络图的概念和作图方法主要内容简支梁内力包络图的概念和作图方法及实例知识点6超静定结构影响线主要内容超静定结构影响线求解的简介知识单元五超静定结构内力、位移的分析和计算支撑课程目标2(建议34学时)教与学要求本知识单元要求学生能够判断结构超静定次数,并能够使用力法、位移法及力矩分配法等方法来求解超静定结构内力并绘制内力图,能够利用矩阵位移法求解简单梁和刚架的单刚矩阵、单刚方程和总刚矩阵、总刚方程教师通过讲解求解方法及案例教学来演示求解方法的过程、关键点及求解技巧教与学方法讲授、案例知识点1:超静定问题及其解法主要内容超静定与静定问题求解的差别、超静定次数的判断、及超静定结构的解法知识点2力法主要内容结构超静定次数的判断、力法解题的基本思路、基本体系、基本未知量选择及位移法基本方程及求解过程、基体体系的合理选择、结构对称性的利用和超静定结构求位移及超静定结构内力的校核知识点3位移法主要内容等截面弹性直杆的转角位移方程、固端弯矩、位移法基本未知量的判断和求解、位移法基本方程解法、各种不同类型结构位移法求解、对称性的利用知识点4力矩分配法主要内容力矩分配法适用范围、转动刚度的概念、分配系数和传递系数的计算,多结点矩阵位移法的求解过程知识点5矩阵位移法主要内容矩阵位移法基本概念、梁及刚架单元刚度矩阵与刚度方程、坐标变换矩阵、结构整体刚度矩阵和整体刚度方程、等效荷载向量的计算知识单元六:结构动力学基础支撑课程目标2建议4学时教与学要求本知识单元要求学生能计算有限自由度体系振动参数,对简单问题能建立自由振动及简谐荷载作用下强迫振动微分方程并进行求解教与学方法讲授、案例知识点1:动力荷载的分类、动力自由度的确定方法主要内容动力荷载的分类、动力自由度的确定方法及实例分析知识点2单自由度体系的振动主要内容单自由度体系的振动方程、自由振动方程和在各种荷载作用下的强迫振动方程及求解知识点3共振和阻尼主要内容共振和阻尼概念、阻尼的分类及有阻尼振动的特点综合训练项目一抽象出既有建筑物的力学模型并对其进行相关分析支撑课程目标1综合训练项目二制作满足特定要求的结构模型并对其进行相关加载试验支撑课程目标1综合训练项目三采用手算或电算等手段对指定结构进行影响线相关分析或结构内力求解分析支撑课程目标2要求为了突出综合训练项目命题的灵活性和创新性,对综合训练的内容、要求及评分标准不在教学大纲中详细列出,任课教师可根据具体情况酌情确定学生可以在以上三个综合训练项R中任选两个进行分析,所选两个综合训练项R应覆盖本课程的两个毕业目标支撑点,工作量控制在1周以内,成绩相关材料要有书面记录
四、实践教学环节无
五、成绩构成和评价方法
1.成绩构成总分100分,其中平时作业及课堂表现成绩占20分、综合训练成绩占30分、期末成绩占50分,60分为及格线1平时作业及课堂表现成绩主要考核遵守纪律、课堂表现及平时作业情况,6分及格线,不及格者课程成绩为零2综合训练成绩每个综合训练项目15分,由成果质量、综合训练报告等组成;主要考核学生对结构力学知识在工程中综合运用能力及学生对实际工程问题的分析能力、表达能力以及创新实践能力3期末成绩采取闭卷方式考核,内容覆盖大纲的70%以上,主要考核学生对课程目标要求专业知识的掌握情况注任课教师可以根据具体综合训练内容和成绩分布情况进行适当调整,期末成绩占总成绩比重不得超过60%o
2.评价方法课程目标评价途径目标1通过综合训练、期末试卷成绩评价效果目标2通过综合训练、期末试卷成绩评价效果。