《结构力学(三)》课程教学大纲

课程编号：509915C

课程名称：结构力学（I、 I I） 英文名称：Structural Mechanics 课程类型：必修课

总 学 时：32 讲课学时：32 实验学时：0 学 分：1.5

适用对象：土木工程本科

先修课程：高等数学、理论力学、材料力学；结构力学（I、II） 执 笔 人： 赵腾飞 审定人：夏红春 崔诗才

一、课程性质、目的和任务

本课程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和结构力学（I，I I）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，进一步掌握结构的动力计算，培养结构分析与计算方面的能力，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，并能够应用这些理论和方法解决工程实际问题

二、课程教学和教改基本要求

第12章、矩阵位移法

理解局部坐标系和整体坐标系下的单元刚度矩阵，整体刚度矩阵，荷载矩阵的概念以及矩阵位移法的解题思路，掌握局部坐标系和整体坐标系下的单元刚度矩阵建立方法，整体刚度矩阵的集成方法，和荷载矩阵的建立方法，掌握用矩阵位移法解决结构内力的步骤与方法。 第13章、结构的稳定计算

在结构设计中强度验算是最基本的和必不可少的，但仅作结构的强度验算是不够的。特别是主要受压的结构，当荷载达到某一临界值时，其临界应力还未超过其允许值，但已不能维持原有的平衡型式，而突然丧失稳定。本章的目的在于确定临界荷载，以保证结构不至因失稳而丧失承载能力。

通过本章的学习，要求掌握两类稳定问题的基本概念，熟练掌握有限自由度体系确定临界荷载的静力法、能量法；掌握无限自由度体系确定临界荷载的静力法和能量法。 第14章、结构极限荷载

掌握按极限荷载进行结构设计的方法—塑性设计方法。基本要求是：理解极限荷载、极限弯矩、塑性铰、破坏机构等概念；理解比例加载对判定极限荷载的一般定理；掌握用静力法和机动计算梁及简单刚架的极限荷载。

三、课程各章重点与难点、教学要求与教学内容

本课程属于专业基础课，各章主要教学内容如下： 第12章、矩阵位移法

局部坐标系和整体坐标系下的单元刚度矩阵、整体刚度矩阵、荷载矩阵的建立，以及矩阵位移法的解题思路。

第13章、结构稳定计算

稳定问题的基本概念。用静力法和能量法确定压杆的临界荷载 第14章、结构极限荷载

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极限荷载概念及其定理，静定梁、连续梁、刚架的极限荷载

对教学内容的基本要求分成三级：掌握、理解和了解。其中，掌握属较高要求，应能对所学内容进行熟练分析和计算，并对一般的实际问题加以应用；理解属一般要求，应能对简单的结构力学问题进行分析和计算；了解属较低要求，应能对结构力学问题进行简单分析，知道相关概念和公式的推导思路和应用方法。以下为各章的具体要求： 第12章 矩阵位移法

重点：整体刚度矩阵的形成；整体荷载向量P的形成；刚度方程的建立与求解 难点：整体刚度矩阵的形成，支座条件的引进，刚度方程建立与求解。

理解矩阵位移法的基本原理和方法；掌握局部坐标系和整体坐标系下的单元刚度矩阵建立方法，掌握整体刚度矩阵的集成方法以及荷载矩阵的建立方法，学会用矩阵位移法进行结构内力计算。 第13章 结构稳定计算

重点：用静力法计算有限自由度体系及可划为单杆（压杆）的无限自由度体系的临界荷载计算；用能

量法计算单自由度体系及简单的无限自由度体系的临界荷载计算。

难点：可划为弹性支座时，弹簧刚度的计算；无限自由度体系静力法计算中边界条件的引入，能量法

中失稳曲线的假定。

理解结构失稳的两种基本形式，掌握用静力法和能量法计算压杆的临界荷载。 第14章、结构极限荷载

重点：超静定梁的极限荷载计算。

难点：具有一根对称轴的任意载面的极限弯矩计算；用静力法和机动法计算结构的极限荷载。 掌握用静力法和机动计算梁及简单刚架的极限荷载。

四、各教学环节学时分配 章（或编）次 第12章 矩阵位移法 第13章 结构稳定计算 第14章 结构极限荷载 复习总结 合计 讲 课 习题课 讨论课 10 6 实验 其他 合计 10 6 4 4 12 32 12 32

五、课外习题及课程讨论

为了巩固和加强课堂教学效果，根据结构力学的特点，课堂上尽量多讲解习题，并针对习题进行理论讲解，将理论融入到习题中，每堂课尽可能布置一定数量的思考题或练习题。除了教材课后复习思考题之外，主要习题来源于其它参考书或网上的《结构力学》精品课程。

六、作业与考核方式

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作业：布置习题的目的，是帮助学生复习和巩固课堂讲授的基本概念、基本理论和基本方法，培养学生分析问题、解决问题的能力。各部分习题数量大致占课后习题的1/3到1/4，从严要求，每题都作精作细，并选择代表性较强的习题在课堂上讲解。

考试：本课程考试采取统一命题、题库组卷、流水阅卷的方式，试卷各部分内容所占比例与相应的学时匹配。试卷应侧重于考查学生对结构力学基本理论、基本方法和计算技能的理解和掌握，并有一定的难度梯度。

七、推荐教材和教学参考书

教 材：《结构力学I、II》——基本教程，高等教育出版社，2006年12月，第2版。 参考书： （一）结构力学 赵更新主编， 中国水利水电出版社，2004年6月

（二）结构力学（下）李廉锟主编， 高等教育出版社，1996年5月 （三）结构力学（下册）吴德伦主编，重庆大学出版社，1994年1月 （四）结构力学辅导 赵更新编，中国水利水电出版社，2001年9月

八、说明

应结合结构力学的性质和特点，加强创新意识和创新思维的教育。应采用多媒体和板书相接合的方法，尽量利用多媒体等现代化教学手段进行形象化教学，在加大信息量的同时，提高教学效果。讲解结构力学的一个最大难点就是比较枯燥，理论化和数字计算的内容很多，学生听起来容易乏味，因此在教学中应采用启发式的教学方法，激发学生钻研问题的积极性，重点放在提高学生学习力学课的兴趣上，并尽量多加入一些实际工程实例，增强学生理论联系实际的能力和学习力学知识的动力。应在教学中引入力学方面的专业英语词汇，为向双语教学过渡创造条件。

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