spContent=高耸入云的高层建筑、跨越江河的大跨桥梁、造型各异的文体场馆,无不显示出人类的智慧和科学的魅力。人们在惊叹这些结构物的雄伟壮丽时,也不禁会提出疑问,这些结构物是如何设计和建造的?是否经得住强震大风的作用呢?力学分析是保证结构安全的重要手段,是结构正确设计和施工的重要前提,是保证结构在强震大风作用下屹立不倒的重要屏障。“结构力学(上)”正是这样一门课程,它从结构的几何稳定性分析开始讲起,接着介绍静定结构的内力和位移计算方法,最后进一步讲解超静定结构内力位移计算的两种重要方法——力法和位移法。熟练掌握了“结构力学(上)”的课程内容,同学们将对各种结构的力学分析计算步骤得心应手,也可快速正确判断软件计算结果的正确性,为下一步的混凝土结构设计、钢结构设计以及结构抗震设计等课程打下坚实基础。力学看起来很难,但沉下心来专研进去,一定会领略到力学的无穷魅力,那么就让我们一起进入“结构力学(上)”的学习吧!
高耸入云的高层建筑、跨越江河的大跨桥梁、造型各异的文体场馆,无不显示出人类的智慧和科学的魅力。人们在惊叹这些结构物的雄伟壮丽时,也不禁会提出疑问,这些结构物是如何设计和建造的?是否经得住强震大风的作用呢?力学分析是保证结构安全的重要手段,是结构正确设计和施工的重要前提,是保证结构在强震大风作用下屹立不倒的重要屏障。“结构力学(上)”正是这样一门课程,它从结构的几何稳定性分析开始讲起,接着介绍静定结构的内力和位移计算方法,最后进一步讲解超静定结构内力位移计算的两种重要方法——力法和位移法。熟练掌握了“结构力学(上)”的课程内容,同学们将对各种结构的力学分析计算步骤得心应手,也可快速正确判断软件计算结果的正确性,为下一步的混凝土结构设计、钢结构设计以及结构抗震设计等课程打下坚实基础。力学看起来很难,但沉下心来专研进去,一定会领略到力学的无穷魅力,那么就让我们一起进入“结构力学(上)”的学习吧!
—— 课程团队
课程概述
“结构力学(上)”和“结构力学(下)”一起,是土木工程专业必修的专业基础课程,也是国内众多高校土木工程硕士研究生入学考试的业务课程,每个土木工程专业的学生,都必须学习这两门课程。同学们在修完主要介绍单根杆件受力分析的“材料力学”课程后,应该接着学习以杆系受力分析为主的“结构力学”课程。“结构力学(上)”主要讲解平面杆系结构的几何稳定性分析、静定结构的内力图绘制、静定结构的位移计算、影响线的概念及其应用、超静定结构的力法求解方法和超静定结构的位移法求解方法等内容。同学们在修完这门课程后,将会熟悉杆系结构几何稳定性的分析方法,判断结构为静定结构还是超静定结构,并据此选择合适的方法进行内力和位移的求解。由结构力学方法求得这些结果,是钢筋混凝土构件配筋计算、钢结构截面选择、建筑抗震设计层间位移角计算等结构设计的数据基础。在学习“结构力学(上)”的过程中,同学们将逐步建立力学思维和结构概念,从而具备对各种结构计算软件输出结果正确性的判断能力,而这种能力在今天快节奏的结构设计过程中是至关重要的。“结构力学(上)”视频清晰,讲解透彻,在每讲开始和结束时均有精心设计的思考题起到承上启下的作用,课后会布置相应作业加深内容理解,让同学们在逐步的学习中掌握“结构力学(上)”的所有内容。
授课目标
《结构力学(上)》的授课目标为:
1、掌握杆系结构几何构造分析的原理和方法,理解几何稳定性在结构分析中的重要性;
2、掌握各种静定结构的内力计算方法,熟练绘制各种静定结构的内力图;
3、掌握各种静定结构的位移计算方法,着重掌握图乘法的具体应用;
4、掌握影响线的基本概念和绘制方法;
5、掌握力法求解超静定结构的实质和解题步骤;
6、掌握位移法求解超静定结构的实质和解题步骤。
课程大纲
绪论
课时目标:理解结构和结构力学的相关基本概念,掌握绘制结构计算简图的要点和方法,掌握杆件和荷载的分类方法。
1.1 结构力学的学科内容
1.2 结构的计算简图和简化要点
1.3 杆件结构和荷载的分类
结构的几何构造分析
课时目标:理解结构几何构造分析的基本概念和作用,熟练掌握平面杆系结构的几何构造分析方法,了解计算自由度的概念。
2.1 几何构造分析的几个概念
2.2 平面杆系体系的基本组成规律
2.3 平面杆件体系的计算自由度
静定结构内力分析
课时目标:熟练掌握静定平面桁架内力分析方法,熟练掌握静定多跨梁、静定平面刚架和静定组合结构的内力图绘制方法,掌握三铰拱的受力特征及其内力计算方法。
3.1 静定平面桁架
3.2 梁的内力计算回顾
3.3 静定多跨梁
3.4 静定平面刚架
3.5 静定组合结构
3.6 三铰拱
3.7 静定结构内力计算的虚位移法
影响线
课时目标:理解影响线的概念,掌握静力法和机动法绘制影响线的方法,掌握结点承载梁和桁架结构的影响线绘制方法,了解影响线的应用。
4.1 移动荷载和影响线的概念
4.2 静力法做简支梁的影响线
4.3 结点承载方式下梁的内力影响线
4.4 静力法作桁架轴力影响线
4.5 机动法做静定结构内力影响线
4.6 影响线的应用
静定结构的位移计算
课时目标:理解虚力原理的概念,掌握运用虚力法求解静定结构位移的方法,熟练掌握图乘法的应用,掌握温度改变时静定结构的位移计算方法,理解互等定理。
5.1 应用虚力原理求刚体体系的位移
5.2 虚力法求静定结构的位移
5.3 荷载作用时静定结构的位移计算
5.4 图乘法
5.5 温度改变时静定结构的位移计算
5.6 互等定理
力法
课时目标:理解力法的基本概念和实质,掌握力法求解超静定刚架、超静定桁架和组合结构的方法,熟练掌握力法求解对称结构,掌握支座移动和温度改变时的力法分析方法,掌握超静定结构的位移计算方法。
6.1 力法的基本概念
6.2 超静定次数的确定——力法前期工作
6.3 力法求解超静定刚架和排架
6.4 力法求解超静定桁架和组合结构
6.5 力法求解对称结构
6.6 支座移动和温度改变时的力法分析
6.7 超静定结构的位移计算
位移法
课时目标:理解位移法的基本概念和实质,熟练掌握杆件单元的形常数和载常数,掌握位移法求解无侧移刚架和有侧移刚架的方法,掌握运用基本体系法求解超静定结构的方法。
7.1 位移法的基本概念
7.2 杆件单元的形常数和载常数
7.3 位移法求解无侧移刚架
7.4 位移法求解有侧移刚架
7.5 位移法的基本体系
7.6 位移法求解对称结构
渐近法
课时目标:理解力矩分配法的实质,掌握力矩分配法求解刚架和连续梁的基本方法,掌握无剪力分配法。
8.1 力矩分配法的基本概念
8.2 多结点的力矩分配法
8.3 无剪力分配法
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预备知识
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] 龙驭球,包世华,袁驷主编,结构力学 I(第4版). 北京:高等教育出版社,2018.
[2] 朱慈勉,张伟平主编,结构力学(上册)(第二版). 北京:高等教育出版社,2009.
[3] 王焕定,章梓茂,景瑞编著,结构力学(I). 北京:高等教育出版社,2000.
[4] S.P.Timoshenko, D.H. Young. Theory of Structures(2nd edition)影印版. 北京:清华大学出版社,2002
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