成人本科生学士学位考试课程教学大纲《结构力学》教学大纲

一、课程编号：0402C065
二、课程名称：结构力学
三、学分、学时：2.5学分（40学时）
四、开课单位：力学系 结构力学教研室
五、先修课程：理论力学和材料力学
六、课程性质与设置目的要求
(一）课程性质与特点
本课程是水利类、土建类专业的一门主要技术基础课。
(二)本课程的基本要求
本课程的任务是使学生在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握杆系结构的计算原理和方法，了解各类结构受力性能，为学习有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打下良好的力学基础。培养学生结构分析与计算等方面的能力。
(三)教材与课时分配
教材：结构力学，张宗尧主编，河海大学出版社，1995年
课堂讲授的内容及学时分配（建议）表：

讲授内容	讲授学时	自学学时	平时作业
（一）绪论*	1	2
（二）平面体系的几何组成分析*	2	4
（三）静定结构的内力计算*	3	6
（四）虚功原理和结构的位移计算*	4	8
（五）力法*	4	8
（六）位移法*	4	8
（七）力矩分配法*	2	4
（八）影响线*	4	8
（九）结构矩阵分析	8	16
（十）结构的动力计算	8	16
合 计	40	80

七、课程内容与考核目标
(一)学习目的与要求
通过本课程学习，要求学生达到以下基本要求：
1．了解结构力学的研究对象和任务，理解结构计算简图的意义
2．掌握平面几何不变体系的基本组成规则及其运用
3．灵活运用隔离体平衡的方法，熟练掌握静定梁与静定刚架内力图的作法及桁架内力的解法，掌握静定组合结构和三铰拱的内力计算方法，了解静定结构的力学特性。
4．理解变形体虚功原理的内容及其应用，熟练掌握在荷载作用下结构的位移计算方法，掌握静定结构在温度变化及支座移动影响下的位移计算方法，了解互等定理。
5．掌握力法的基本原理，并用力法计算超静定结构在荷载、温度变化及支座移动作用下的内力，会计算超静定结构的位移，了解超静定结构的特性。
6．掌握位移法的基本原理和在荷载作用下超静定刚架的计算。
7．掌握用力矩分配法计算连续梁及无侧移刚架。
8．理解影响线的概念，掌握用静力法作静定梁、桁架的内力影响线，了解机动法作影响线，会利用影响线求求内力影响量及移动荷载下结构的最大内力。
9．掌握矩阵位移法计算杆件结构的原理和方法。会使用平面刚架计算程序。
10．掌握结构的动力分析的基本方法，掌握单自由度体系及两个自由度体系自由振动与简谐荷载作用下受迫振动的计算方法，了解自振频率的近似计算方法。
(二)课程内容
第一章 绪 论
1．结构力学的研究对象及任务
2．荷载的分类、结构的计算简图及其分类
第二章 平面体系的几何组成分析
1．几何组成分析的目的
2．平面体系的计算自由度
3．平面体系的几何组成分析
第三章 静定结构的内力计算
1．静定结构概述
2．静定多跨梁与静定刚架的计算及内力图的绘制
3．拱
(1)拱的特性
(2)三铰拱的内力计算
(3)压力线的概念
(4)合理拱轴线
4．桁架
(1)桁架的特点
(2)静定平面桁架的组成及其分类
(3)结点法和截面法
(4)结点法和截面法的联合应用
5．静定组合结构的计算
6．静定结构的特征
第四章 虚功原理和结构的位移计算
1．外力虚功，虚变形功，虚功原理
2．虚位移原理与单位位移法
3．虚力原理与单位荷载法
4．结构位移计算的一般公式
5．荷载作用下结构的位移计算及图乘法
6．温度变化及支座移动引起的结构位移计算
7．互等定理
第五章 力 法
1．静定结构的概念
2．超静定次数的确定
3．力法的基本原理
4．基本系与基本未知量，力法的典型方程及其物理意义
5．用力法计算简单超静定刚架、超静定桁架和超静定组合结构
6．对称性利用
7．超静定拱的计算
8．温度变化及支座移动下超静定结构的计算
9．超静定结构的位移计算，最后内力图的校核
10．超静定结构的特性
11．等截面直杆的转角位移方程
第六章 位移法
1．位移法的基本原理
2．基本系与基本未知量，位移法的典型方程及其物理意义
3．荷载作用下超静定刚架的计算
4．对称性利用
5．支座移动下的计算
第七章 力矩分配法
1．力矩分配法的基本原理
2．荷载作用连续梁及无侧移刚架的计算
3. 温度变化及支座移动下无侧移刚架的计算
4. 有侧移刚架的计算
第八章 影响线
1. 移动荷载的概念，影响线的概念
2. 用静力法作静定梁的影响线
3．结点荷载作用下的影响线
4．用机动法作静定梁的影响线
5．桁架的影响线
6．连续梁影响线的概念
7．影响量的计算
8．最不利荷载位置的确定
9．内力包络图
10. 简支梁的绝对最大弯矩。
第九章 结构矩阵分析
1．结构矩阵分析的基本概念
2．单元的空间位置
3．单元的局部坐标系与结构的整体坐标系
4．旋转矩阵与转换矩阵
5．局部坐标系与整体坐标系中的单元劲度矩阵
6．结构整体劲度矩阵
7．等效结点荷载
8．单元杆端力的计算
9．计算示例
10. 平面刚架计算程序使用
第十章 结构的动力计算
1．动力计算的基本概念。
2．动力计算的意义
3．动力荷载的分类
4．动力计算的任务
5．动力计算的原理和方法
6．弹性体系的自由度
7．单自由度体系的自由振动和受迫振动
8．多自由度体系的自由振动
9．振型的正交性
10．多自由度体系在简谐荷载作用下的受迫振动
11．自振频率的近似计算
(三)考核知识点与考核要求
1．平面几何不变体系的基本组成规则及其运用，考核要求：掌握。
2．静定梁与静定刚架内力图的作法及桁架内力的解法，考核要求：熟练掌握，也是考核重点。
静定组合结构和三铰拱的内力计算方法，考核要求：掌握。
静定结构的力学特性。考核要求：了解。
3．在荷载作用下结构的位移计算方法，考核要求：熟练掌握，也是考核重点。
静定结构在温度变化及支座移动影响下的位移计算方法，考核要求：基本掌握。互等定理。考核要求：了解。
4．力法的基本原理，力法计算超静定结构在荷载作用下的内力。
考核要求：掌握，也是考核重点。
温度变化及支座移动作用下的内力，超静定结构的位移。
考核要求：基本掌握。
超静定结构的特性。考核要求：了解。
5．位移法的基本原理和在荷载作用下超静定刚架的计算。
考核要求：掌握，也是考核重点。
6．用力矩分配法计算连续梁及无侧移刚架。考核要求：基本掌握。
7．影响线的概念，静力法作静定梁、桁架的内力影响线，考核要求：掌握，是考核重点。
8．机动法作影响线，考核要求：了解。
9．会利用影响线求求内力影响量及移动荷载下结构的最大内力。考核要求：掌握，是考核重点。
10. 矩阵位移法计算杆件结构的原理和方法，考核要求：基本掌握。
11. 掌握单自由度体系及两个自由度体系自由振动，考核要求：掌握，是考核重点。
简谐荷载作用下受迫振动的计算方法，了解自振频率的近似计算方法。考核要求：基本掌握。
八、多媒体教学手段运用的内容、要求及占用学时
不作限定。
九、考核方式
课程结束时进行闭卷考试，根据平时成绩（平时作业和测验作业成绩）和考试成绩综合评定课程成绩。
十、教学大纲说明
本课程教学大纲适用于水利类、土建类专业专升本阶段的学习。考虑到部分同学在专科阶段所学的为非水利、土木类专业，所以在执行本教学大纲时对不同的学生应有不同的侧重点：
1. 学时分配表基本是针对专科阶段已学过结构力学的同学而定的。
2. 学时分配表中打“*”的章节在专科阶段已学过，所以水利、土木类专业毕业的同学，对这一部分内容仅需要作一般性的了解，注重巩固和提高；但这几章的作业和测验作业仍需完成。这部分同学的学习重点应是第九章：结构矩阵分析和第十章：结构的动力计算。
1. 对非水利、土木类专业毕业的同学，则应首先完成打“*”章节的学习，对应的自学学时应大大增加。然后再完成最后两章的学习。
2. 有条件的站应安排学生上计算机实习平面刚架计算程序。