spContent=结构力学是土建类专业重要的专业基础课程,有“土建学生看家本领”的美称。对于后续专业课程的学习具有重要的作用。也是研究生入学考试的必考科目。结构力学的课程体系相对紧凑、各章内容关联度很强,学习难度大。是大学里挂科率较高的科目。学习结构力学没有捷径、只能勤学苦练、多练习。
结构力学是土建类专业重要的专业基础课程,有“土建学生看家本领”的美称。对于后续专业课程的学习具有重要的作用。也是研究生入学考试的必考科目。结构力学的课程体系相对紧凑、各章内容关联度很强,学习难度大。是大学里挂科率较高的科目。学习结构力学没有捷径、只能勤学苦练、多练习。
—— 课程团队
课程概述
- 一、我为什么要学习这门课?
- 是重要的专业基础课程,是考研和工作入职的考试内容。
- 二、这门课的主题是关于什么?
- 是土木工程结构的体系组成、受力和变形分析。
- 三、学习这门课可以获得什么? 特别是对自己有什么帮助和应用。
- 学习这门课对后续专业课程的学习非常重要。对从事工程领域的工作更重要。
- 四、这门课有什么特色和亮点:
- 1)课程内容重要;2)考研科目;3)工作面试内容;4)内容一环套一环的特征明显,需要认真学习和练习。
五、 本课程包括以下内容:
1 结构几何组成分析;
2 静定结构内力分析;
3 虚功原理与静定结构位移计算;
4 力法;
5 位移法;
6 弯矩分配法;
7 矩阵位移法;
8 结构动力计算;
9 影响线及其应用。
授课目标
该课程支撑的毕业要求:2-2 掌握专业基础知识,并能分析复杂工程问题的关键所在。 本课程主要介绍杆件结构的几何组成规律,内力和位移计算的基本理论、基本方法,各类结构的受力特性。掌握本学科的知识,能解决一般结构的力学计算问题,同时又为学习结构设计原理和其它专业课打好基础。
课程大纲
杆件体系的几何组成分析
课时目标: 知识点:自由度、约束、瞬铰(无穷远瞬铰)、复铰、多余约束、刚片等概念, 几何不变体系、几何可变体系、无多余约束几何不变体系、有多余约束几何不变体系、瞬变体系、常变体系,几何组成分析的目的,平面无多余约束几何不变体系的基本组成规则,平面杆系的计算自由度,静定、超静定结构的几何特性。 重点:应用基本组成规则分析平面杆系的几何组成。 难点:平面杆系的计算自由度的应用,无穷远瞬铰的应用,复杂平面杆系的几何组成分析。
第1章 体系的几何组成分析
1.1 几何不变体系与几何可变体系
1.2 几何不变体系的组成规律
1.3 瞬变体系与常变体系
1.4.1例题
1.4.2习题
静定结构受力分析
课时目标:知识点:分段迭加法画弯矩图,简支斜梁的计算,多跨静定梁的组成、特点及内力图。静定平面刚架的几何组成和特点,静定平面刚架的支座反力、杆端内力的计算,静定平面刚架的内力图的绘制。静定平面桁架的特点、组成与分类,结点法、截面法和联合法求静定平面桁架内力,组合结构的内力计算。三铰拱的受力特点,数解法求三铰拱的内力,三铰拱合理拱轴线。重点:分段迭加法画弯矩图,静定平面刚架内力图,桁架特殊杆内力判断、复杂桁架内力计算,组合结构的内力计算,三铰拱的反力和内力计算。难点:简支斜梁的计算,复杂刚架的反力,已知弯矩图绘制剪力图、轴力图,三铰拱截面剪力和轴力的计算,桁架截面法截面的选择,组合结构中梁式杆的弯矩图。
2.1 桁架结构的受力分析
2.2 静定梁的受力分析
2.3 静定刚架的受力分析
2.4三铰拱受力分析
2.5 静定组合结构
静定结构位移计算
课时目标:知识点:变形体的虚功原理,单位荷载法,广义力与广义位移,位移一般计算公式,荷载和其他因素作用时位移的计算公式,图乘法。线性弹性体系的三个互等定理。重点:各类结构在各种外界因素作用时位移的计算,图乘法。难点:变形体的虚功原理,线性弹性体系的三个互等定理,图乘法的分段和分解。
3.2.1 变形体虚功原理
3.3 单位荷载法
3.4荷载作用下的位移计算
3.5 图乘法
3.6支座位移引起的静定结构位移计算
3.7制造误差引起的静定结构位移计算
3.8温度变化引起的静定结构位移计算
3.9互等定理
力法
课时目标:知识点:超静定次数,力法的基本未知量、基本结构、基本体系、基本方程(典型方程),利用对称性简化力法计算,对称结构取“半边结构”,超静定结构位移的计算,力法解两铰拱和对称无铰拱。重点:力法计算各类结构在各种外界因素作用时的内力、位移,“半边结构”的确定。难点:支座移动时的力法计算,计算超静定结构位移时基本体系的选择。
4.1力法基本概念和力法方程
4.2荷载作用下的超静定结构
4.3对称性利用
4.4 其它因素下力法解超静定结构
4.5超静定结构位移计算和计算结果校核
4.6超静定结构特性
位移法
课时目标:知识点:位移法的基本未知量、基本结构、基本体系、基本方程(典型方程),等截面直杆的形常数和载常数,等截面直杆刚度方程与杆端弯矩表达式,利用静力平衡条件直接建立位移法方程。重 点:位移法解连续梁和超静定刚架。难 点:复杂刚架线位移未知量的选择。
5.1 形常数与载常数
5.2平衡方程法
5.3 典型方程法
5.4 对称性利用
5.5 支座位移和温度变化时的计算
力矩分配法
课时目标:知识点:单结点无线位移刚架承受结点力偶的弯矩分配,单结点弯矩分配法,多结点弯矩分配法,转动刚度、分配系数、传递系数,固端弯矩,无剪力力矩分配法。剪力分配法。重 点:力矩分配法解连续梁和无侧移刚架的内力,剪力分配法。难 点:静定外伸段的处理,无剪力力矩分配法。
6.1 力矩分配法的概念
6.2 单节点的力矩分配法-基本运算(一)
6.3多节点的力矩分配法-渐进运算(一)
6.4 计算结果的校核
矩阵位移法
课时目标:知识点:矩阵位移法概念,杆端力列阵、杆端位移列阵、坐标转换矩阵,一般杆单元和特殊单元的刚度矩阵(局部坐标系、整体坐标系),结点力列阵、结点位移列阵、总码、局部码、单元定位向量,结构总刚度矩阵的形成,直接结点荷载列阵、等效结点荷载列阵,综合结点荷载列阵的形成。平面刚架程序框图、源程序和应用。重 点:各类结构的矩阵位移法求解。难 点:单元刚度矩阵、结构总刚度矩阵的性质和应用,矩阵位移法方程的建立。
7.1 概述
7.2 单元刚度矩阵(局部坐标系)
7.3 单元刚度矩阵(整体坐标系)
7.4 连续梁的整体刚度矩阵
7.5刚架的整体刚度矩阵
7.6 等效节点荷载
7.7 例题计算
7.8 忽略轴向变形的矩形刚架整体分析
7.9 桁架和组合结构的计算
7.10 本章总结
结构动力计算
课时目标:知识点:动力自由度,动荷载,振动系统模型,运动微分方程建立;单自由度体系运动方程,自振园频率、周期,Duhamel积分,动力系数,阻尼及其作用;多自由度体系频率方程,主振型及其正交性,多自由度体系受迫振动,振型分解法;频率的近似计算。重 点:单自由度体系的频率计算,自由振动、强迫振动的解;多自由度体系频率、主振型计算,简谐动荷作用下的计算。难 点:动力系数,动位移、动内力与最大位移、最大内力。
.1 概述
8.2 单自由度体系的自由振动
8.3单自由度体系受迫振动
8.4多自由度体系自由振动
8.5 多自由度体系受迫振动
8.6振型分解法
8.7地面运动下的结构动力计算
8.8频率的实用计算方法
影响线
课时目标:知识点:影响线的概念,静力法作静定梁和桁架的反力与内力的影响线,结点荷载作用下梁的影响线,机动法作静定梁的反力与内力的影响线,荷载最不利位置(布置),内力包络图,绝对最大弯矩。重点:影响线的概念,静力法、机动法作静定梁和桁架反力与内力的影响线,荷载最不利位置的确定。难点:弯矩影响线与弯矩图的区别,结点荷载作用下的影响线,桁架反力与内力的影响线,绝对最大弯矩的计算。
9.1静力法做影响线
9.2机动法做影响线
9.3间接荷载下的影响线
9.4桁架的影响线
9.5影响线的应用
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预备知识
一般要学习完《理论力学》《材料力学》之后,再学习结构力学。
除了一般力学概念外,学习《结构力学》之前,对平衡方程、杆件内力与变形的关系要重点掌握。
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
1、《结构力学》, 祁皑、林伟、孙家国、陈尚鸿主编,中国建筑工业出版社,2023年第3版第1次印刷,ISBN:978-7-112-21620-8(普通高等教育土建学科专业“十四五”规划教材。高等学校土木工程学科专业指导委员会规划教材。按高等学校土木工程本科指导性专业规范编写)
2、《结构力学学习指导》, 祁皑、王素裹主编,中国建筑工业出版社,2018年第1版。
2、《结构力学教程》( I ) ,龙驭球、包世华主编,2012年8月第3版,高等教育出版社出版,“十二五”国家级规划教材。
3、《结构力学》(第六版),李廉锟主编,高等教育出版社,高等教育“十五”规划教材2017年7月。
4、《结构力学》(上、下册),朱慈勉主编,高等教育出版社出版,普通高等教育“十五”规划教材。2016年8月
第3版。
5、《结构力学》(第2版) ,王焕定等编,2013年7月第2版,高4教育出版社出版,普通高等教育“十五”规划教材。
常见问题
1 静定结构内力分析部分,掌握的不够好,影响后面的学习。
2 做题少,难以达到熟练和准确的程度,影响学习效果。