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结构力学
佛山科学技术学院
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《结构力学》课程教学大纲 STRUCTURE MECHANICS 总学时数：106 其中上机实验学时：16 学 分：6 适用专业：土木工程 执 笔 者：张玉红 编写日期：2005年 一、 课程的性质、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，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及进行结构设计和科学研究打下基础。 二、 课程教学的基本要求
(一)几何组成分析 三、 课程的教学内容、重点和难点
第一章 绪 论（2学时） 基本内容： 结构力学的研究对象和任务；结构的计算简图及分类；荷载分类。 基本要求： 了解结构力学的研究对象、目的和任务；了解结构计算简图的简化原则；掌握杆系结构计算简图中的结点、支座分类及受力特点；初步了解结构的分类及荷载的分类。
第一节、结构力学的研究对象和任务 第二节、荷载的分类 第三节、结构的计算简图 第四节、支座和结点 第五节、结构的分类
第二章 平面体系的几何组成分析（6学时） 基本内容： 几何不变体系和几何可变体系、自由度和约束、必要约束和多余约束的概念，瞬变体系的概念。平面几何不变体系的基本组成规律及其应用。
第一节、引言 第二节、平面体系的计算自由度 第三节、几何不变体系的基本组成规则 第四节、瞬变体系 第五节、几何组成分析示例 第六节、结构几何组成与静定性的关系
第三章 静定梁与静定平面刚架的计算（8学时） 基本内容： 静定梁的计算与静定平面刚架的计算。 基本要求： 了解多跨静定梁和静定平面刚架的几何组成及特点；掌握静定梁与静定平面刚架的受力性能及内力分析的基本原理；能熟练计算其内力并绘制内力图；了解静定结构的基本特性。
第一节、单跨静定梁 第二节、多跨静定梁 第三节、静定平面刚架 第四节、简易法绘制弯矩图 第五节、静定结构的特性
第四章 静定拱（2学时） 基本内容： 三铰拱的受力特性；三铰拱的内力计算；三铰拱的合理拱轴； 基本要求： 理解和掌握三铰拱的受力特性；熟练掌握竖向荷载作用下三铰拱的支座反力及内力计算；掌握三铰拱合理拱轴线的概念及计算方法；
第一节、概述 第二节、三铰拱的数解法 第三节、三铰拱的合理拱轴线
第五章 静定平面桁架与组合结构（6学时） 基本内容： 桁架的特点、组成及分类；桁架的计算；组合结构 基本要求： 了解桁架的特点、组成及分类；熟练掌握桁架的计算方法----结点法与截面法；掌握结点法与截面法的联合应用；了解组合结构的受力特性，掌握组合结构的计算方法。
第一节、平面桁架的计算简图 第二节、结点法 第三节、截面法 第四节、结点法与截面法的联合应用 第五节、各式桁架的比较 第六节、组合结构的计算
第六章 静定结构位移计算（10学时） 基本内容： 虚功原理；单位荷载法；图乘法；温度改变与支座位移时结构的位移计算；互等定理。 基本要求： 掌握位移的概念及位移计算的有关假定；了解刚体体系的虚功原理及其两种应用；了解应用变形体的虚功原理推导结构位移计算一般公式的过程及方法；熟练掌握荷载及非荷载因素作用下各类静定结构的位移计算；熟练掌握图乘法；了解线性变形体系互等定理。
第一节、概述 第二节、变形体的虚功原理 第三节、结构位移计算一般公式 第四节、荷载作用下各类静定结构的位移计算 第五节、图乘法 第六节、温度变化时静定结构的位移计算 第七节、支座移动时静定结构的位移计算 第八节、线性变形体系互等定理
第七章 力法（10学时） 基本内容： 超静定次数的确定；力法原理与典型方程；力法计算一般步骤；对称性及其应用；支座位移计算；超静定结构的位移计算及内力图校核。 基本要求： 了解超静定的概念；熟练掌握确定超静定结构超静定次数的方法；掌握力法基本原理、典型方程和计算方法；熟练掌握力法计算的一般步骤及应用；掌握对称性及其在力法中的应用；熟练掌握各类超静定结构在荷载及非荷载因素作用下内力和位移计算。
第一节、超静定结构概述 第二节、超静定次数的确定 第三节、力法基本概念 第四节、力法典型方程 第五节、力法应用 第六节、对称性的利用 第七节、超静定结构的位移计算 第八节、最后内力图的校核 第九节、温度变化时超静定结构的内力和位移计算 第十节、支座移动时超静定结构的内力和位移计算 第十一节、超静定结构的特性
第八章 位移法（8学时） 基本内容： 基本概念; 转角位移方程；形常数与载常数; 位移法未知量与典型方程;对称性的利用; 基本要求： 掌握位移法的基本概念和基本原理；能迅速、准确判定位移法基本未知量数；会推导等截面直杆的转角位移方程；熟练掌握转角位移方程、形常数及载常数应用；理解位移法方程的物理意义；能熟练应用位移法计算各类超静定刚架在荷载及支座移动下的内力；掌握位移法计算结果的主要校核条件。
第一节、概述 第二节、等截面直杆的转角位移方程 第三节、位移法的基本未知量和基本结构 第四节、位移法的典型方程 第五节、平衡条件法 第六节、对称性的利用 第七节、有侧移的斜柱刚架 第八节、支座移动时的计算
第九章 力矩分配法与近似法（4学时） 基本内容： 力矩分配法基本概念；计算连续梁与无侧移刚架；无剪力分配法；有侧移框架的渐近法计算。 基本要求： 掌握力矩分配法的基本原理；理解结点力矩、转动刚度的物理意义；会用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架；了解力矩分配法计算结果的校核方法。了解无剪力分配法。
第一节、引言 第二节、力矩分配法的基本原理 第三节、用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架 第四节、力矩分配法与位移法的联合应用 第五节、无剪力分配法 第六节、近似法
第十章 影响线及其应用（8学时） 基本内容： 影响线的基本概念；静力法作静定梁及桁架的影响线；机动法作静定梁影响线；影响线的应用；我国铁路、公路的标准荷载制及荷载换算；简支梁的内力包络图；机动法作超 静定梁影响线的概念；连续梁的内力包络图。 基本要求： 了解移动荷载的概念；理解影响线的物理意义和用途；熟练掌握用静力法、机动法做静定梁（单跨、多跨）的影响线；掌握静定梁在间接荷载作用下影响线的作法；了解利用影响线判断最不利荷载位置的原理和一般方法；熟练掌握三角形影响线下最不利荷载位置的判断方法；了解简支梁的绝对最大弯矩；熟练掌握机动法做连续梁的影响线轮廓；了解并会作连续梁内力包络图。
第一节、影响线的概念 第二节、静力法作单跨静定梁的影响线 第三节、间接荷载作用下的影响线 第四节、用机动法作单跨静定梁的影响线 第五节、多跨静定梁的影响线 第六节、桁架的影响线 第七节、利用影响线求量值 第八节、最不利荷载位置 第九节、简支梁的绝对最大弯矩 第十节、简支梁的包络图
第十一章 矩阵位移法（24学时，含16学时实验） 基本内容： 基本概念及单元刚度矩阵；坐标变换；整体刚度矩阵；总刚度矩阵和矩阵位移法方程；举例：连续梁、刚架、桁架和组合结构。 基本要求： 掌握矩阵位移法的基本原理和数学方法；深刻理解单元刚度矩阵的物理意义；掌握两种座标系下单元刚度矩阵的转换；熟练掌握用直接刚度法形成结构刚度矩阵；掌握等效结点荷载的形成；掌握直接刚度法的解题步骤；了解平面杆系结构静力分析的计算机程序的作用。
第一节、概述 第二节、单元刚度矩阵 第三节、单元刚度矩阵的座标转换 第四节、结构的原始刚度矩阵 第五节、支承条件的引入 第六节、非结点荷载的处理 第七节、矩阵位移法的计算步骤及示例 第八节、平面刚架静力分析程序
第十二章 结构动力学（10学时） 基本内容： 单自由度体系的自由振动；阻尼对自由振动的影响；单自由度无阻尼受迫振动；单自由度有阻尼受迫振动；多自由度的自振频率与振型计算；振型正交性；振型分解法；能量法计算结构的基频。 基本要求： 了解动力计算的目的、特点及动力荷载；了解结构的动力计算简图的假定；能熟练判断已给简图的振动自由度数；理解结构固有的动力特性；能熟悉计算结构的自振周期、自振频率及振型；了解共振现象及阻尼对振动的影响；熟练掌握有限自由度体系在简谱荷载作用下动力计算；了解杜哈梅积分在结构动力分析中的应用；了解振型分解法；
第一节、概述 第二节、结构振动的自由度 第三节、单自由度结构的自由振动 第四节、单自由度结构在简谱荷载作用下的强迫振动 第五节、单自由度结构在任意荷载作用下的强迫振动 第六节、多自由度结构的自由振动 第七节、多自由度结构在简谱荷载作用下的强迫振动 第八节、振型分解法 第九节、计算频率的近拟法
第十三章 结构稳定计算（4学时） 基本内容： 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。 基本要求：理解稳定问题的基本概念，了解具有弹性支座压杆的稳定问题，掌握用静力法和能量法确定压杆的临界荷载。
第一节、概述 第二节、用静力法确定临界荷载 第三节、具有弹性支座压杆的稳定 第四节、用能量法确定压杆临界荷载。
四、 课程各教学环节要求 《结构力学》矩阵位移法学习中安排课内及课外上机实习 ，在学习矩阵位移法原理及程序设计的基础上，由学生在计算机上完成自编程序的调试和刚架、桁架等习题的计算，加深学生对矩阵位移法原理与方法的理解。要求课内上机不少于16学时，课外上机不少于20学时。 五、 学时分配
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