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文本内容:
建筑力学一课程教学大纲课程名称建筑力学一课程编码A1004学分3学分总学时48学时适用专业建筑学先修课程高等数学,大学物理,理论力学
一、课程性质、目标与任务建筑力学一是建筑学专业的一门专业基础课,它包括理论力学、材料力学两部分通过本课程的学习,要求学生对一般建筑结构的组成方式、受力性能具有明确的基本概念和必要的基础知识,对结构内力及位移的分析计算问题具有初步的能力,从而使学生能对一般的建筑工程问题进行初步分析,为学习建筑结构方面的专业课程提供一定的力学基础1使学生较为具备系统的力学知识,为学习有关建筑结构方面的课程,为毕业后从事建筑设计和科研工作打下力学基础2提高学生结构分析和结构选型的能力通过学习各类建筑结构的组成方式、受力性能和内力及位移的基本分析计算方法,使学生了解结构的力学性能,培养学生在建筑设计中能够依据各类结构形式的受力特性选定适用的结构方案,并对受力做出初步的估量3培养学生的分析能力和科学作风
二、教学基本要求了解建筑力学研究的基本任务,四种基本变形基本概念,受力特点以及外力、内力、应力及变形的相互关系;了解复杂应力状态、强度理论及组合变形的基本概念;理解材料四种基本变形特征及相互内在联系;理解复杂应力状态下材料强度理论与单向载荷下之间的区别;掌握四种基本变形形式的内力计算、内力图画法、应力和应变的计算以及强度和刚度校核;掌握复杂应力下主应力计算、会利用强度理论校核组合变形下材料的强度;掌握压杆稳定性校核
三、教学内容本章教学重点弯曲应力计算和作弯曲内力图本章教学难点平面假设含义及应力公式的推导与内力图的作法第一节平面弯曲的概念1学时(-)纯弯曲
0.5学时
(二)平面弯曲概念
0.5学时第二节梁的应力2学时(-)弯曲正应力计算公式推导1学时
(二)具体应用1学时第三节常用截面的惯性矩、平行移轴公式1学时(-)截面惯性矩计算
0.5学时
(二)平行移轴公式计算
0.5学时第四节梁的强度计算2学时(-)梁内力计算1学时
(二)内力转化应力计算1学时第五节提高梁弯曲强度校核1学时
(一)梁强度校核计算方法
0.5学时
(二)举例
0.5学时第十章组合变形4学时本章教学目标重点掌握组合变形的分析方法和步骤重点掌握组合变形构件的强度计算要求掌握斜弯曲的基本概念要求掌握正确应用叠加原理本章教学基本要求
(1)了解组合变形的概念和实例
(2)熟练掌握拉伸(压缩)与弯曲组合、扭转与弯曲组合时的应力和强度计算
(3)了解斜弯曲时的应力,变形计算和强度计算偏心受压时的强度计算截面核心的概念本章教学重点:弯扭组合和弯拉(压)组合下单元体的应力状态分析及最大应力的计算本章教学难点不同载荷作用下内力、应力的叠加第一节组合变形的概念1学时(-)基本概念
0.5学时
(二)举例说明
0.5学时第二节斜弯曲2学时(-)受力分析及内力计算1学时
(二)弯曲变形计算1学时第三节拉伸或压缩与弯曲的组合1学时(-)拉伸变形计算
0.5学时
(二)压缩变形计算
0.5学时
四、课程的其它教学环节实验教学(4学时)(-)金属材料(脆性和塑形材料)拉伸实验(2学时)掌握测定材料的拉伸屈服应力、强度应力、截面收缩率和延伸率的实验方法,并熟悉材料的基本力学特性
(二)金属材料(脆性和塑形材料)压缩实验(1学时)掌握测定材料的强度应力,了解材料压缩性能
(三)扭转实验(1学时)掌握测定低碳钢的剪切屈服应力和强度应力《建筑力学
(一)》课程教学学时分配表章节章节内容教学学时所含实验学时第一章绪论2第二章结构计算简图物体4受力分析第三章力系简化的基础知识4平面力系的简化与平6第四章衡方程4第五章平面体系的几何组成分析第八早静定结构的内力计算6第七章轴向拉伸与压缩44第八章剪切和扭转4第九章梁的应力6第十章组合变形4合计48444
五、教学方法与手段介绍课程教学主要采用讲授多媒体教学等
六、推荐教材和教学参考资源
[1]李前程,安学敏,赵彤.《建筑力学》.哈尔滨工业大学高等教育出版社,2003年;
[2]周国瑾,施美丽,张景良.《建筑力学》.同济大学同济大学出版社,1991年;
七、其他说明本课程总学时为48,其中理论教学学时为44,实验(课间实习)学时为4第一章绪论2学时本章教学目标了解建筑力学的研究对象及其在工程技术中的地位和作用,掌握静力学的基本概念、静力学公理及其推论本章教学基本要求
(1)了解建筑力学的任务、目的,结构正常工作必须满足的要求;
(2)掌握强度、刚度、稳定性的概念;
(3)了解建筑力学中刚体的概念;
(4)掌握在建筑力学中将物体抽象化为两种计算模型,以及刚体、理想变形固体的概念及其主要区别;
(5)掌握弹性变形与塑性变形的概念本章教学重点杆件变形的基本形式掌握轴向变形或压缩、剪切、扭转、弯曲四种基本变形的变形特点本章教学难点
(1)掌握荷载的概念;
(2)了解按荷载作用范围的分类及分布荷载、集中荷载的概念;
(3)了解按荷载作用时间的分类及恒荷载、活荷载的概念;
(4)了解按荷载作用性质的分类及静荷载、动荷载的概念及动荷载作用的基本特点第一节建筑力学任务至第七节杆件的几何特性与基本变形形式2学时第二章结构计算简图物体受力分析4学时本章教学目标使学生掌握约束反力的画法和受力分析,为以后的内力分析和计算打下基础本章教学基本要求
(1)约束与约束反力;自由体在空间可以自由运动而获得任意位移的物体非自由体因受周围物体的阻碍、限制而不能任意运动的物体约束施加在非自由体上使其位移受到一定限制的条件,它一般通过与周围物体的相互接触而构成约束体构成约束的周围物体称为约束体,也简称约束约束反力,约束力,反力由约束体产生的阻碍非自由体运动的力,方向总是和所要阻挡的位移方向(或位移趋势)相反主动力系统所受的约束力以外的所有力,统称主动力约束类型区分与了解2结构计算简图及受力分析;正确地进行物体的受力分析并画其受力图本章教学重点约束类型和约束反力,受力分析、画受力图本章教学难点准确理解静力学公里,正确画出研究物体的受力图第一节约束和约束力2学时-约束类型1学时二约束反力及其表示方法1学时第二节物体的受力分析和受力图2学时-受力分析1学时-受力图举例及表示方法1学时第三章力系简化的基础知识5学时本章教学目标使学生掌握平面汇交力系两种求解方法几何法、解析法,建立力矩与力偶的概念,理解力偶的性质,明确力偶作为基本力素与力的异同,建立力偶系合成和平衡方程,平衡方程的应用,掌握力的平移定理本章教学基本要求1掌握力矩、平面力偶基本概念和性质,掌握合力矩定理2熟练掌握力的投影力的分解和合成、力对点之矩的计算3掌握平面汇交力系合成与平衡的几何法,熟练掌握平面汇交力系合成与平衡的解析法4掌握平面力偶的合成和平衡条件本章教学重点力在坐标轴上的投影,汇交力系平衡的几何条件和解析条件,平面力偶的合成与平衡条件本章教学难点区别力的投影与分解,理解力偶的性质第一节平面汇交力系的简化与平衡方程1学时-汇交力系概念
0.5学时二汇交力系平衡方程
0.5学时第二节力偶和力偶矩2学时-力偶概念1学时二力偶矩概念与计算1学时第三节平面力偶系的合成与平衡条件1学时-力偶系概念
0.5学时二力偶系的合成与平衡
0.5学时第四节力的平移定理1学时-力线平移的概念
0.5学时二举例
0.5学时第四章平面力系的简化与平衡方程7学时本章教学目标掌握平面一般力系的简化,熟练掌握平面物体系的平衡问题求解本章教学基本要求1熟练掌握力线平移定理,掌握平面任意力系的简化方法和简化结果;2熟练掌握平面任意力系的平衡条件及平衡方程的三种表达形式的运用;3熟练掌握物体系平衡问题的求解;4理解静定和静不定问题的基本概念本章教学重点平面力系的简化方法和简化结果,正确应用各种形式的平衡方程,刚体与物体系的平衡问题求解本章教学难点主矢与主矩的概念,物体系统平衡问题求解,物体系统静定与静不定问题的判断第一节平面一般力系的简化3学时-平面一般力系概念1学时-平面一般力系合成方法1学时三平面一般力系合成举例1学时第二节平面任意力系的平衡方程4学时-平面一般力系合成与平衡计算方法2学时二平面一般力系平衡方程应用举例2学时第五章平面体系的几何组成分析4学时本章教学目标理解几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系和刚片、约束、自由度等概念掌握无多余约束的几何不变体系的几何组成规则,及常见体系的几何组成分析理解结构的几何特性与静力特性的关系本章教学基本要求1几何不变体系和几何可变体系的分类;2理解几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系的概念;3刚片、自由度、联系的概念;4无多余约束几何不变体系的组成规则本章教学重点几何不变体系的组成规则的运用本章教学难点几何可变与几何不变体系的区分第一节几何不变体系和几何可变体系的分类1学时―几何不变、几何可变体系概念
0.5学时―几何不变与几何可变体系分类
0.5学时第二节刚片、自由度、联系的概念1学时-刚片、自由度、联系概念
0.5学时二结构到刚片转化实例
0.5学时第三节无多余约束几何不变体系的组成规则1学时-两刚片规则、三刚片规则
0.5学时二举例
0.5学时第四节几何组成分析举例1学时-讲解实例
0.5学时二学生练习
0.5学时第六章静定结构的内力计算6学时本章教学目标熟练掌握截面内力计算和内力图的形状特征熟练掌握截绘制弯矩图的叠加法熟练掌握截面法求解静定梁、刚架及其内力图的绘制和多跨静定梁及刚架的几何组成特点和受力特点了解桁架的受力特点及按几何组成分类熟练运用结点法和截面法及其联合应用,会计算简单桁架、联合桁架既复杂桁架掌握对称条件的利用;掌握组合结构的计算熟练掌握截三较拱的反力和内力计算了解三钱拱的内力图绘制的步骤掌握三校拱合理拱轴的形状及其特征本章教学基本要求1掌握简单桁架计算的节点法和截面法;2掌握内力方程和内力图;3静定平面刚架、桁架分类和计算;4掌握多跨静定梁的几何组成特点和受力分析;5掌握三钱拱受力特点本章教学难点平面刚架内力计算和内力图绘制本章教学重点内力方程和内力图绘制第一节杆件的内力-一截面法1学时一节点法
0.5学时二截面法
0.5学时第二节内力方程和内力图1学时-内力方程
0.5学时-内力图绘制
0.5学时第三节静定平面刚架1学时-静定平面刚架内力计算0,5学时-内力图绘制
0.5学时第四节静定多跨梁1学时-静定多跨梁内力计算0,5学时二内力图绘制
0.5学时第五节静定平面桁架1学时(-)桁架计算方法
0.5学时
(二)举例
0.5学时第六节三校拱1学时(-)内力计算方法
0.5学时
(二)举例
0.5学时第七章轴向拉伸与压缩5学时本章教学目标通过几个杆件拉压的工程实例,建立从工程实例向计算模型简化的初步概念,并给出拉压杆的几个基本概念理解掌握横截面与任意斜截面上应力的计算公式和推导方法掌握拉伸与压缩变形、内力分布及基本力学参量的计算本章教学基本要求
(1)熟练掌握轴力和轴力图的画法
(2)会计算直杆拉伸或压缩时横截面和斜截面上的应力直杆轴向拉伸和压缩时的变形、虎克定律,弹性模量抗拉(压)刚度横向变形,泊松比、应力均匀分布假设的适用条件,应力集中的概念、容许应力强度条件,简单拉伸和压缩超静定问题的解法
(3)熟悉材料在拉伸和压缩时的力学性质低碳钢的拉伸试验,拉伸图,应力一一应变图及其特性点一一比例极限、弹性极恨、屈服极限强度极限屈服时试件表面的滑移线塑性性质——延伸率,截面收缩率钢材的冷作硬化、钢的冷拉加工其他塑性材料的拉伸试验成果、铸铁的拉伸试验成果、压缩时材料的力学性质,压缩时的应力——应变图、应变能和应变比能的概念蠕变和松驰现象
(4)掌握失效、安全系数和容许应力的确定轴向拉伸(压缩)时杆的强度计算本章教学重点拉伸、压缩强度校核、材料的基本力学性质本章教学难点材料的基本力学特性第一节轴向拉伸与压缩的概念1学时
(一)轴向拉伸概念
0.5学时
(二)轴向压缩概念
0.5学时第二节横截面上的内力与应力1学时-轴向内力计算方法
0.5学时二轴力与应力关系
0.5学时第三节许用应力强度条件1学时-许用应力概念
0.5学时二许用应力应用
0.5学时第四节拉压杆的变形1学时-拉杆变形计算
0.5学时二压杆变形计算
0.5学时第五节材料在轴向拉伸和压缩时的力学性能1学时-拉伸图
0.5学时-其他力学指标
0.5学时第八章剪切和扭转4学时本章教学目标掌握工程中各种常用连接件和连接方式的受力和变形分析了解连接件应力分布的复杂性、实用计算方法及其近似性和工程可行性掌握对各种常用连接件和连接方式的强度校核,外力偶矩的计算,扭矩图的画法,圆轴扭转时的极惯性矩和抗扭截面系数的定义和计算本章教学基本要求1工程中的剪切破坏,剪切变形及其特点剪切的实用计算及强度条件挤压的实用计算及强度条件拉压杆连接的强度计算简介2了解扭转变形特点3掌握薄壁圆筒扭转时的应力和变形纯剪切,剪切应变——角应变,剪切虎克定律,剪切弹性模量剪应力互等定理4了解功率、转速与外力矩间的关系,熟练掌握扭矩和扭矩图5熟练掌握圆轴扭转时的应力和变形极惯性矩,抗扭截面模量、抗扭刚度、强度条件和刚度条件扭转时的弹性应变能简单扭转超静定问题和解法矩形截面杆扭转的主要结果本章教学重点扭转变形的受力特点;圆轴扭转变形大小计算及强度和刚度条件校核本章教学难点强度条件与刚度条件的不同应用O第一节剪切概念
0.5学时(-)剪切概念
0.3学时
(二)计算公式说明
0.2学时第二节挤压及实用计算1学时(-)挤压概念
0.5学时
(二)挤压计算与举例
0.5学时第三节扭转的概念及应用
0.5学时(-)扭转概念S3学时
(二)扭转举例
0.2学时第四节圆轴扭转时的应力1学时(-)扭转应力计算公式
0.5学时
(二)扭转计算举例
0.5学时第五节圆轴扭转时的强度和刚度计算1学时(-)扭转刚度计算
0.5学时
(二)扭转强度校核
0.5学时第九章梁的应力7学时本章教学目标掌握弯曲变形、平面弯曲和梁的正应力等基本概念计算常用截面的惯性矩,掌握平行移轴公式,会校核梁的强度本章教学基本要求
(1)掌握纯弯曲时正应力公式及其推广弯矩与挠曲线曲率间的关系抗弯刚度,抗弯截面模量梁按正应力的强度计算
(2)掌握矩形截面梁的剪应力,工字形截面梁的剪应力圆形截面梁的剪应力梁按剪应力的强度核算,提高弯曲强度的措施,梁的合理截面,变截面梁
(3)了解弯曲变形的特点
(4)熟悉梁的计算简图掌握梁的横截面上的内力、剪力、弯矩及其方程
(5)熟练掌握剪力图和弯矩弯矩、剪力与分布荷载集度间的关系及其应用叠加法作剪力图弯矩图。