结构力学
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课程评价
spContent=本课程发扬东南大学国家精品课程《结构力学》的教学传统,由多位长期承担结构力学课程课内教学和课外研学指导等工作、具有丰富教学经验和创新意识的中青年教师组成的团队倾力打造,实现东南大学优势学科的资源共享,促进土木工程专业理论传播。
—— 课程团队
课程概述

    结构力学课程是土木工程专业的平台主干课程,属于主要的专业基础课,对于土木工程专业人才的培养起着关键性的作用。东南大学土木工程专业具有百年的悠久历史和深厚的底蕴。结构力学课程教学团队曾汇集了金宝桢、单炳梓、单建等一批著名专家教授,主编了我国第一部“结构力学”教材和在国内有重大影响并为兄弟院校广泛采用的结构力学教材。在数十年的历程中,东南大学土木工程专业的结构力学课程教学一直走在全国的前列。2010年获批国家精品课程。

本课程的教学目的,是使学生在学习理论力学和材料力学的基础上,进一步掌握分析与计算杆件体系的基本原理和方法,了解土木工程中常用的各类结构的受力性能,培养结构分析与计算方面的能力,为学习有关专业课程以及进行结构设计和科研打下必要的力学基础。本课程共包括12章,其中第1~10章即绪论、平面体系的几何组成分析、静定结构的内力计算、静定结构的位移计算、影响线、力法、位移法、力矩分配法、矩阵位移法、结构动力响应分析为基本内容,第11~12章即结构的稳定计算、结构的极限荷载为专题内容。本课程重点是结构分析相关基本概念的介绍、基本原理的讲授、基本方法的训练和思维能力的培养,兼顾工程实际应用和本学科发展的新成果和新趋势的介绍。

    本课程团队年龄结构合理,技术实力雄厚8位主讲教师中既有教学能力强、经验丰富的中年教师,又有教学创新意识强、精力充沛的青年教师;均长期承担结构力学课程的课内教学、课外研学指导等工作,在课程教学经验、能力和素养方面均有较好的积累;均具有丰富的工程经验,能够将教学内容联系工程实际,通过理论与案例的结合启发学生思考和提升能力

授课目标

总体目标:通过本课程的学习,掌握分析与计算杆件体系的基本原理和方法,了解土木工程中常用的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以及进行结构设计和科研打下必要的力学基础。

具体章节要求:

1.掌握平面几何不变体系的基本组成规律及其应用。

2. 灵活运用隔离体平衡法,熟练掌握梁和刚架内力图的作法以及桁架内力的计算方法,掌握静定组合结构和拱的内力的计算方法。了解静定结构的力学特性。

3. 理解变形体虚功原理的内容及其应用,熟练掌握静定结构位移的计算方法,了解互等定理。

4. 掌握力法的基本原理和用力法计算超静定结构在各种外因作用下的内力。会计算超静定结构的位移。了解超静定结构的力学特性。

5. 掌握位移法的基本原理和刚架在荷载作用下的计算。

6. 握力矩分配法的概念,会用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。

7. 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,了解机动法。会用影响线求移动荷载下结构的最大内力。

8. 掌握用矩阵位移法计算杆件结构的原理和方法。

9. 掌握结构动力分析的基本方法,掌握单自由度及多自由度体系的自由振动及其在简谐荷载作用下的受迫振动的计算方法。了解阻尼的作用。了解频率的近似计算方法。

10. 理解稳定问题的基本概念。掌握确定简单杆系的临界荷载的静力法和能量法。

       11.理解结构极限分析的基本概念,理解比例加载的一般定理。会计算静定结构和超静定梁的极限荷载。


课程大纲
预备知识

高等数学、理论力学、材料力学

参考资料

1. 单建,吕令毅,结构力学(第2版),东南大学出版社,2011

2. 单建,趣味结构力学,高等教育出版社,2015

3. 赵才其,赵玲,结构力学(第2版),东南大学出版社,2018


常见问题

Q :  如何学好结构力学这门课?

A : 结构力学是一门概念性、逻辑性很强的课程。在学习过程中应注意深刻理解各基本概念、吃透基本原理,不断总结归纳解题方法,并通过适量的习题训练来辅助实现上述目标。切忌盲目练题。


Q :  静定结构的内力计算这一章好像很简单,而且还与材料力学课程有些内容重复,是不是可以快速略过?

A : 这一章内容看似简单,但却是整个结构力学课程学习的基础,必须予以足够的重视。本章的学习目标是”能够熟练进行各类静定结构的内力计算“,这里应特别注意“熟练“的要求。只有熟练了,才能为后续其他章节的解题计算奠定坚实的基础。

同时,在本章练习绘制结构内力图的过程中,还要注意力争做到”熟能生巧“,进一步提高解题效率。

另外,在材料力学课程中也涉及静定结构的内力计算,但都是非常简单的静定结构,不能与本课程本章相提并论。


Q :  学完力法之后,再学位移法这一章,感觉很难,思想上很难转过弯来,这种现象正常吗?

A :  力法的解题思路是把超静定结构转变成静定结构的问题求解。这种思路比较直接,而且力法的学习正好安排在第4章静定结构的位移计算之后,对于初学者而言,这种过渡比较自然。但位移法与力法的解题思路是完全不同的,甚至从很多角度来看是刚好”背道而驰“的。在适应了力法的解题思路后再学习位移法,初学者一般很难接受这种思路上的突变,故而觉得位移法很难。这种现象很普遍。 

在位移法的学习中,要注意方法恰当。不妨先彻底抛开力法的思路,主动顺着课程本章的讲解去接受这一新方法的思想。在全面学习完新知识后,再回过头来认真体会位移法和力法解题思路上各”针锋相对“之处,从而进一步加深理解。


Q :   课程第11和12章的内容是否有必要学习?

A :  第11章(结构稳定计算)和第12章(结构极限荷载)是结构力学课程中的两个专题,与前面各章节中所学内容关联度不是很大。但是,这两个专题的内容却非常实用,在土木工程专业后续其他课程的学习以及将来继续学习深造中,都有一定的用处。另外,在目前部分高校的研究生入学专业课考试中,也将这两章纳入了考试范围。故建议大家学习。

就学习难度而言,这两章内容并不是很难,掌握一些基本概念和典型的几类问题解法即可。