《建筑力學(xué)》-陶陽(yáng) 教案大綱

《建筑力學(xué)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程類別：學(xué)科基礎(chǔ)課適用專業(yè)：工程管理、交通工程、環(huán)境工程等學(xué)分：4學(xué)分總學(xué)時(shí)：68學(xué)時(shí)，其中理論學(xué)時(shí):60學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí):8學(xué)時(shí)先修課程：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理后續(xù)課程：建筑結(jié)構(gòu)二、課程教學(xué)目標(biāo)《建筑力學(xué)》課程是工程管理專業(yè)中一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，主要研究對(duì)象為建筑結(jié)構(gòu)中的桿件結(jié)構(gòu)或簡(jiǎn)化為桿件的結(jié)構(gòu)體系。本課程研究桿件結(jié)構(gòu)體系的受力計(jì)算理論和分析方法，主要教學(xué)內(nèi)容包括：物體系統(tǒng)的平衡方程及其應(yīng)用；桿件在基本變形下的內(nèi)力計(jì)算和內(nèi)力圖繪制，基本變形下桿件的應(yīng)力和位移計(jì)算，并進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算；測(cè)試材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)。壓桿穩(wěn)定的概念和壓桿臨界荷載和臨界應(yīng)力計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算。組合變形的分析方法；靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移計(jì)算方法；用力法和位移法求解簡(jiǎn)單超靜定結(jié)構(gòu)，漸進(jìn)法的基本概念。初步學(xué)會(huì)應(yīng)用工程力學(xué)的知識(shí)和方法分析和解決一些簡(jiǎn)單的工程實(shí)際問(wèn)題，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及將來(lái)從事工程管理專業(yè)相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。通過(guò)課堂學(xué)習(xí)，課外自學(xué)以及查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料等學(xué)習(xí)活動(dòng)提高學(xué)生獲取知識(shí)的能力，了解力學(xué)基礎(chǔ)理論的發(fā)展歷史；能根據(jù)研究問(wèn)題的要求，選取適當(dāng)?shù)牧W(xué)計(jì)算簡(jiǎn)圖；能利用靜力平衡方程計(jì)算工程結(jié)構(gòu)的支座反力和內(nèi)力；

能根據(jù)內(nèi)力計(jì)算方法判斷工程結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)截面；

能對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行材料、截面形狀和尺寸的設(shè)計(jì)；

能對(duì)工程結(jié)構(gòu)的進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核；通過(guò)研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)基本理論公式的推導(dǎo)，提高對(duì)理論適用條件的認(rèn)識(shí)能力；結(jié)合本課程的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維的能力；通過(guò)研究性學(xué)習(xí)小組的課堂匯報(bào)，提高語(yǔ)言表達(dá)能力。在課堂內(nèi)外以教師和工程師專業(yè)素質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)，在教學(xué)工程中結(jié)合授課教師的工程經(jīng)驗(yàn)，潛移默化地進(jìn)行職業(yè)道德的熏陶，培養(yǎng)良好的職業(yè)道德，包括愛崗敬業(yè)、誠(chéng)實(shí)守信、遵守相關(guān)的法律法規(guī)等；通過(guò)研究型教學(xué)活動(dòng)中合作小組的形式培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、協(xié)調(diào)人際關(guān)系的能力；通過(guò)對(duì)力學(xué)基本理論和方法的教與學(xué)，培養(yǎng)對(duì)新知識(shí)、新技能的學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力。課程教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1.明確建筑力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)，了解結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖和桿系結(jié)構(gòu)的分類，了解變形固體及其基本假定和桿件的幾何特征與基本變形形式。各類結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用簡(jiǎn)況和發(fā)展及前景，包括材料、結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算理論等方面。畢業(yè)要求42.掌握靜力學(xué)公理；了解約束與約束力的概念，熟悉最常見最基本的約束；理解并掌握物體的受力分析方法。畢業(yè)要求4，103.了解力、力矩、力偶的概念；掌握各種類型力系的簡(jiǎn)化方法和簡(jiǎn)化結(jié)果；熟練掌握用平面任意力系的平衡方程求解問(wèn)題。畢業(yè)要求4，104.了解空間任意力系的簡(jiǎn)化方法、平衡條件和平衡方程，掌握重心的坐標(biāo)公式和組合物體的重心計(jì)算。畢業(yè)要求4，105.熟練繪制基本變形桿件的內(nèi)力圖，掌握基本變形的應(yīng)力和變形計(jì)算，掌握基本變形桿件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算。了解組合變形的分析方法。熟悉常用截面的幾何性質(zhì)，了解較復(fù)雜的截面圖形形心主慣性矩的計(jì)算步驟與方法。畢業(yè)要求4，106.理解壓桿的穩(wěn)定性概念，會(huì)計(jì)算理想中心受壓直桿的臨界應(yīng)力，并進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。畢業(yè)要求4，107.對(duì)材料的基本力學(xué)性能及其測(cè)試方法有初步認(rèn)識(shí)畢業(yè)要求4，108.掌握靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算和內(nèi)力圖的繪制，掌握用圖乘法計(jì)算荷載作用下結(jié)構(gòu)的位移。畢業(yè)要求4，109.掌握用力法和位移法求解簡(jiǎn)單超靜定結(jié)構(gòu)，了解漸進(jìn)法的基本概念。畢業(yè)要求4，1010.通過(guò)課程知識(shí)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生將理論與實(shí)際相結(jié)合的能力，增強(qiáng)工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，為職業(yè)工程師的培養(yǎng)奠定理論基礎(chǔ)。畢業(yè)要求9，10三、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求1．緒論（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1）教學(xué)要求：明確建筑力學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)，了解結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖和桿系結(jié)構(gòu)的分類，了解變形固體及其基本假定和桿件的幾何特征與基本變形形式。各類結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用簡(jiǎn)況和發(fā)展及前景，包括材料、結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算理論等方面。教學(xué)內(nèi)容：（1）建筑力學(xué)的研究對(duì)象（2）建筑力學(xué)的任務(wù)（3）剛體與變形體的概念（4）變形固體基本假設(shè)及基本概念（5）建筑力學(xué)的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法（6）結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖2．力的概念與物體的受力分析（支撐課程教學(xué)目標(biāo)2，3，4）教學(xué)要求：掌握靜力學(xué)五條公理；了解約束與約束力的概念，熟悉最常見最基本的約束；理解并掌握物體的受力分析方法。教學(xué)內(nèi)容：（1）力的概念（2）靜力學(xué)公理（3）約束和約束反力（4）物體的受力分析和受力圖3．平面匯交力系與平面力偶系（支撐課程教學(xué)目標(biāo)2，3）教學(xué)要求：了解力的投影、力矩、力偶的概念；理解平面匯交力系合成與平衡幾何法，熟練掌握平面匯交力系合成與平衡解析法；熟練掌握計(jì)算平面力偶系的合成與平衡。教學(xué)內(nèi)容：（1）平面匯交力系合成與平衡的幾何法（2）平面匯交力系合成與平衡的解析法（3）力對(duì)點(diǎn)的矩（4）平面力偶理論4．平面任意力系（支撐課程教學(xué)目標(biāo)2，3，4）教學(xué)要求：理解力的平移定理；掌握平面任意力系的簡(jiǎn)化方法；熟練地計(jì)算主矢和主矩；會(huì)應(yīng)用各種類型的平衡條件和平衡方程求解單個(gè)物體和簡(jiǎn)單物體系統(tǒng)的平衡問(wèn)題；對(duì)平面任意力系的平衡問(wèn)題，能熟練地取分離體和應(yīng)用各種形式的平衡方程求解。教學(xué)內(nèi)容：（1）平面任意力系的簡(jiǎn)化（2）平面任意力系的平衡（3）物體系統(tǒng)的平衡5．空間力系（支撐課程教學(xué)目標(biāo)4，5）教學(xué)要求：了解力對(duì)軸之矩、力對(duì)點(diǎn)之矩的概念；了解空間任意力系的簡(jiǎn)化方法、力系的主矢和主矩計(jì)算；理解空間任意力系的平衡條件和平衡方程；掌握重心的坐標(biāo)公式和組合物體的重心計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容：（1）力對(duì)軸之矩、力對(duì)點(diǎn)之矩（2）

物體的重心6．桿件的內(nèi)力（支撐課程教學(xué)目標(biāo)5，7）教學(xué)要求：理解桿件變形的基本形式，內(nèi)力的概念，熟練掌握軸向拉壓、扭轉(zhuǎn)和平面彎曲的內(nèi)力計(jì)算方法--截面法，熟練掌握軸力、扭矩、彎矩及剪力圖的繪制；熟練掌握根據(jù)梁的彎矩、剪力與荷載集度之間的關(guān)系作梁的剪力、彎矩圖；熟悉簡(jiǎn)單荷載下剪力、彎矩圖的特征，并能正確運(yùn)用疊加原理繪制彎矩圖。教學(xué)內(nèi)容：（1）桿件變形的基本形式（2）軸力與軸力圖（3）扭矩與扭矩圖（4）梁的內(nèi)力與內(nèi)力圖截面的幾何性質(zhì)（支撐課程教學(xué)目標(biāo)5，6，7，8,9）教學(xué)要求：明確靜矩、慣性矩、慣性積、慣性半徑，以及主慣性軸、主慣性矩的定義，并掌握其特征；熟悉常用的截面圖形（如矩形、圓形）的形心主慣性矩的計(jì)算公式，并能正確應(yīng)用平行移軸公式計(jì)算組合圖形的形心主慣性矩。了解較復(fù)雜的截面圖形形心主慣性矩的計(jì)算步驟與方法。教學(xué)內(nèi)容：（1）

截面的靜矩和形心位置（2）極慣性矩·慣性矩·慣性積（3）慣性矩和慣性積的平行移軸公式·組合截面的慣性矩和慣性積8．基本變形桿件的應(yīng)力與變形（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，5，7）教學(xué)要求：理解內(nèi)力、應(yīng)力、位移、變形及應(yīng)變等基本概念；會(huì)計(jì)算拉壓桿橫截面上應(yīng)力和斜截面的應(yīng)力，以及拉壓桿內(nèi)最大正應(yīng)力和最大切應(yīng)力的計(jì)算；理解單向應(yīng)力狀態(tài)的胡克定律；掌握拉壓桿的變形計(jì)算；理解扭轉(zhuǎn)變形、切應(yīng)力互等定理、剪切胡克定律等基本概念；熟記實(shí)心圓軸和空心圓軸的極慣性矩和扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，會(huì)計(jì)算橫截面上任一點(diǎn)的切應(yīng)力；了解純剪切應(yīng)力狀態(tài)的特點(diǎn)，以及低碳鋼和鑄鐵等材料扭轉(zhuǎn)破壞現(xiàn)象和破壞原因；會(huì)計(jì)算圓截面直桿扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形量；理解對(duì)稱彎曲、平面彎曲、純彎曲、中性層、中性軸等基本概念；理解彎曲正應(yīng)力的分布規(guī)律，正確計(jì)算正應(yīng)力；了解幾種常用截面的彎曲切應(yīng)力分布規(guī)律，能正確矩形截面計(jì)算其最大切應(yīng)力。教學(xué)內(nèi)容：（1）軸向拉壓桿件的應(yīng)力和變形（2）扭轉(zhuǎn)桿件的應(yīng)力和變形（3）平面彎曲桿件的應(yīng)力和變形9．基本變形桿件的強(qiáng)度與剛度（支撐課程教學(xué)目標(biāo)5，7）教學(xué)要求：熟練運(yùn)用強(qiáng)度條件對(duì)拉壓桿進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算；熟練運(yùn)用等直圓截面桿扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件和剛度條件，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和剛度計(jì)算；熟練運(yùn)用正應(yīng)力強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算；了解提高梁的承載能力、合理設(shè)計(jì)彎曲梁常用的措施。教學(xué)內(nèi)容：（1）基本概念（2）拉壓桿的強(qiáng)度計(jì)算（3）扭轉(zhuǎn)桿件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算（4）梁的強(qiáng)度和剛度計(jì)算10．組合變形（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，5）教學(xué)要求：明確桿件組合變形下計(jì)算理及其計(jì)算方法；掌握在拉彎組合變形和偏心壓縮下的強(qiáng)度問(wèn)題的分析方法。教學(xué)內(nèi)容：（1）基本概念與工程實(shí)例（2）拉伸(壓縮)與彎曲（3）偏心壓縮（拉伸）壓桿穩(wěn)定（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，6）教學(xué)要求：明確彈性體穩(wěn)定平衡與不穩(wěn)定平衡，理解失穩(wěn)現(xiàn)象、臨界力、臨界應(yīng)力、柔度等概念；理解歐拉公式，掌握歐拉公式的應(yīng)用及歐拉臨界力的計(jì)算；理解歐拉公式的適用范圍，能根據(jù)壓桿的柔度正確區(qū)分三類不同的壓桿，并能按不同公式分別計(jì)算相應(yīng)的臨界應(yīng)力、臨界力；理解穩(wěn)定條件、穩(wěn)定因數(shù)的意義，掌握壓桿的穩(wěn)定計(jì)算方法。教學(xué)內(nèi)容：（1）壓桿穩(wěn)定性的概念（2）細(xì)長(zhǎng)中心受壓直桿臨界力的歐拉公式（3）歐拉公式的應(yīng)用范圍·臨界應(yīng)力總圖（4）壓桿的穩(wěn)定計(jì)算12．靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，8，9，10）教學(xué)要求：理解幾何幾何不變體系和幾何可變體系的概念，理解瞬變體系的概念，掌握靜定結(jié)構(gòu)與超靜定結(jié)構(gòu)的幾何組成特征。理解靜定平面剛架的組成特點(diǎn)和受力特點(diǎn)，了解工程中靜定剛架的形式，熟練掌握靜定平面剛架內(nèi)力計(jì)算方法、內(nèi)力圖的繪制。了解桁架的受力特點(diǎn)、組成特點(diǎn)和計(jì)算假定，了解平面桁架的分類，掌握用結(jié)點(diǎn)法和截面法計(jì)算桁架的桿件內(nèi)力，掌握零桿判別的方法。理解靜定結(jié)構(gòu)的特性。教學(xué)內(nèi)容：（1）平面體系的幾何組成分析（2）靜定平面剛架（3）靜定平面桁架靜定結(jié)構(gòu)的特性13．靜定結(jié)構(gòu)的位移（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，8，9，10）教學(xué)要求：了解廣義位移的概念和變形體的虛功原理，掌握單位荷載法和結(jié)構(gòu)位移的一般公式，熟練掌握用圖乘法計(jì)算荷載作用下結(jié)構(gòu)的位移，了解功的互等定理。教學(xué)內(nèi)容：（1）變形體系的虛功原理（2）位移計(jì)算的一般公式單位荷載法（3）圖乘法（4）線彈性結(jié)構(gòu)的互等定理14．超靜定結(jié)構(gòu)（支撐課程教學(xué)目標(biāo)1，9，10）教學(xué)要求：能正確判定超靜定結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)，掌握力法的基本原理，熟練掌握用力法求解一次超靜定結(jié)構(gòu)在荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算和內(nèi)力圖的繪制；理解位移法的基本概念，理解等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移方程，了解用位移法計(jì)算荷載作用下剛架內(nèi)力的思路；了解力矩分配法的基本原理。教學(xué)內(nèi)容：（1）超靜定結(jié)構(gòu)的一般概念（2）力法原理、力法典型方程和舉例（3）等截面直桿的轉(zhuǎn)角位移方程（4）位移法的典型方程及計(jì)算步驟（5）力矩分配法簡(jiǎn)介15．工程案例與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育（支撐課程教學(xué)目標(biāo)10）教學(xué)要求：結(jié)合工程實(shí)際案例強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)和能力的創(chuàng)新教育，鼓勵(lì)創(chuàng)新和改革，學(xué)會(huì)應(yīng)用專業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題，具備一定的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。教學(xué)內(nèi)容：（1）結(jié)合工程案例，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力。 （2）結(jié)合實(shí)際工程問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生提出解決問(wèn)題的手段，加強(qiáng)創(chuàng)新教育和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。注：符號(hào)“”為重點(diǎn)內(nèi)容，“”為難點(diǎn)內(nèi)容，“”為既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)內(nèi)容。四、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配表序號(hào)教學(xué)單元名稱講課實(shí)驗(yàn)上機(jī)習(xí)題………1緒論22力的概念與物體的受力分析23平面匯交力系與平面力偶系314平面任意力系315空間力系16桿件的內(nèi)力427截面的幾何性質(zhì)18基本變形桿件的應(yīng)力與變形629基本變形桿件的強(qiáng)度與剛度4110組合變形211壓桿穩(wěn)定412靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力613靜定結(jié)構(gòu)的位移614超靜定結(jié)構(gòu)615工程案例與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育216力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)8合計(jì)5288五、教學(xué)組織與方法1．以教師講授法為主，在系統(tǒng)講述本課程的知識(shí)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，注重闡明課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，以提高學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握；2．利用多媒體等現(xiàn)代教育技術(shù)，結(jié)合工程應(yīng)用和能力培養(yǎng)，采用基于問(wèn)題、基于案例、研究性教學(xué)等方法組織本課程教學(xué)。3.定期組織課堂討論，就學(xué)生解題過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題組織課堂討論，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力、邏輯思維能力和口頭表達(dá)能力，加深對(duì)基本概念的理解。同時(shí)，在討論的過(guò)程中，補(bǔ)充介紹科研新成就。 4.結(jié)合典型工程講解，介紹工程事故處理實(shí)例結(jié)合授課內(nèi)容，選取典型工程事故實(shí)例進(jìn)行解剖、分析、啟發(fā)思考，活躍課堂氣氛，同時(shí)也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。5．研究性教學(xué)和案例教學(xué)主要內(nèi)容根據(jù)本課程的教學(xué)內(nèi)容和工程應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，建議選擇以下知識(shí)點(diǎn)開展研究性教學(xué)：（1）拉壓桿件在工程中的應(yīng)用；（2）合理設(shè)