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《结构力学》课程教学大纲

（Structural Analyses）

总学时数： 90 ，学分数： 5

适用专业：土木工程执笔者：马崇武（副教授/博士）编写日期：2004.12.18

一、课程的性质、目的和任务

结构力学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和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，培养结构分析与计算(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。

二、课程教学的基本要求

1．了解结构力学的基本概念和基本原理，包括平面梁、刚架、桁架、拱等各种结构的受力特点，杆件结构的组成规律，静定和超静定结构的内力和位移；

2．掌握结构分析与计算的基本方法，包括结构动力和结构稳定的计算方法，静定结构受力分析中的虚功原理和影响线法，超静定结构计算中的力法、位移法、力矩分配法等；

3．通过本课程的基本训练，培养学生应用结构力学的知识和技能分析工程实际中土木结构的力学性能的能力，为学习有关专业课程、从事结构设计、施工和科研工作打好理论基础。

三、课程的教学内容、重点和难点

第一章绪论

1、结构力学的基本任务、研究对象、研究方法与特点

2、结构计算简图、结构与荷载的分类

第二章结构的几何构造分析

1、基本概念：几何不变体系，可变体系，多余约束，自由度，瞬变体系，瞬铰等

2、不变体系组成规律：三角形规律，瞬铰规律，二元体规则

3、平面杆件的计算自由度：三种计算公式

第三章静定结构受力分析

1、等直杆件的内力计算：平面力系的平衡方程，荷载与内力间的关系，内力图等

2、静定多跨梁：结构几何特点和受力特点，层次图，内力图

3、静定刚架：几何特点和受力特点，内力求解，内力图。

4、静定桁架：几何特点，受力特点，分类，结点法，截面法，零杆的判定方法等

5、组合结构：结构特点及其受力特点，内力计算，内力图

6、三铰拱：结构特点及其受力特点，内力图，三铰拱的合理轴线等

第四章静定结构总论

1、几何构造分析与受力分析间的对偶关系：零载法

2、刚体系虚功原理

3、静定结构的一般性质及各种结构的受力特点

第五章影响线

1、概述：移动荷载、影响线等概念

2、静力法作梁、桁架等静定结构的影响线

3、机动法（虚功法）作影响线，影响线的应用临界位置判定等第六章结构的位移计算与虚功能量原理

1、概述、刚体系的位移求解、位移计算的一般公式

2、荷载，温度等作用下的位移计算

3、图乘法

4、变形体虚功原理、互等定律

第七章力法

1、概述、力法的基本原理

2、力法计算举例：刚架、桁架，组合结构，两铰拱等

3、力法计算简化：无矩状态的判定，对称结构，等代结构等

4、超静定结构的位移计算

5、弹性中心法：无铰拱

6、支座移动、温度改变等情形下的力法方程及内力、位移计算第八章位移法

1、位移法基本思想

2、等截面杆件的刚度方程：载荷和支座移动下的固端内力计算

3、无侧移刚架计算、有侧移刚架的计算

4、位移法的基本体系：基本结构的典型方程形式

5、对称结构的计算、超静定结构的基本特征

第九章力矩分配法及渐近法

1、力矩分配法的基本概念

2、多结点的力矩分配法，渐近法

3、对称结构的计算、无剪力分配法

4、力矩分配法与位移法的联合应用

5、超静定力的影响线

*第十章位移矩阵方法(自学)

1、概述

2、位移列阵与载荷列阵

3、单元刚度矩阵与坐标变换

§ 4、整体刚度矩阵与刚度方程

§ 5、矩阵位移法举例

第十一章结构的动力计算

1、概述

2、单自由度结构的自由振动

3、单自由度结构的强迫振动

4、多自由度结构的自由振动、主振型及主振型矩阵

5、多自由度结构在简谐激励下的强迫振动

6、近似法求自振频率：瑞利法，里茨法，集中质量法等

第十二章结构的稳定性

1、概述、

2、静力法确定临界载荷

3、能量法确定临界载荷

4、变截面压杆的稳定

5、剪力对临界载荷的影响

6、组合结构临界载荷的计算

重点内容：三角形规律和瞬铰规律，静定结构的内力计算，结构的位移计算，变形体虚功原理，图乘法，超静定次数，力法，位移法，力矩分配法，位移矩阵方法，

结构的动力计算，结构的稳定性，影响线

难点问题：几何构造分析，静定结构的内力图绘制，变形体系的虚功原理，超静定结构的次数确定，力法，位移法，力矩分配法及其渐进法，位移矩阵法，结构动

力分析，结构的稳定性

四、课程各教学环节要求

1. 理论知识方面

本课程因安排在学生学完高等数学、物理学、理论力学、材料力学等有关基础课之后，因此在内容上应注意与以上课程的衔接，避免不必要的重复。教师应广泛阅读有关参考资料，紧跟本学科的发展，备课过程中随时补充新内容，使学生及时了解到本学科的重要进展及发展动向。

2. 作业

每一章布置适当的作业，一般为3至5题。学生通过作业练习，以加强对基本概念和基本理论的掌握。老师通过批改作业，发现学生在学习上存在的主要问题和理解上的误区，使作业这一教学环节在老师和学生之间真正起到一种反馈教学质量的桥梁作用。

3. 考试

考试形式可采用闭卷笔试或开卷笔试。在考试题目的设计上，尽可能避免片面强调对书本知识的死记硬背，重点检验学生对基本概念和基本理论的掌握程度以及学生应用所学知识解决实际问题的能力。

考试以检测学生的科学认知能力为目的，积极进行考试改革方面的有益探索。采用多种考试形式进行学生成绩评定：以期末考试为主，平时成绩（包括作业、小测验、读书报告、小论文等）占适当比例（一般不超过总成绩的40%）。

五、学时分配

六、课程与其它课程的联系

先修课程：理论力学、材料力学、FORTRAN语言等。

本课程是后继课程弹性力学、钢结构、砼结构、地基与基础等一系列课程的重要基础。为进行结构设计和科学研究打好力学基础。

七、教材与教学参考书

1．龙驭球，包世华编. 结构力学教程(I，II),面向二十一世纪课程教材. 北京：高等教育出版社出版, 2001

2．铁摩辛柯. 结构理论（第二版）. 北京: 清华大学出版社, 2002 （英文原版）3．龙驭球，包世华. 结构力学（第二版）高等教育出版社，1996