建筑力学自学指导书

1《建筑力学》自学指导书二、课程性质《建筑力学》是土建、城市规划等专业学生的必修课程，是其它后续专业课的基础。通过本课程的学习，对力系的合成与平衡、结构的内力分析与内力图的绘制、杆的四种基本变形、结构的位移计算以及超静定结构的计算方法等有一个比较深入的了解。利用基本原理和计算方法，对各种杆系结构进行分析和求解，并为解决实际问题打好基础。三、本课程的地位和作用《建筑力学》是一门重要的技术基础课程，他主要为土木工程专业的结构设计提供基本的力学知识和计算方法，同时也为城市规划、市政管理等相关专业的工程技术人员提供必要的力学基础知识，通过该课程的学习，可以培养学生分析问题和综合判断问题的能力，有助于学生的全面发展。四、学习目的与要求通过本课程的学习，其目的是掌握建筑力学的基本知识、基本原理和基本方法，明确静力学的基本内容，熟悉各种基本变形的分析方法，掌握杆系结构的计算原理与方法，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好力学基础，培养结构分析与计算等方面的能力。具有较强的实践性，可解决工程实践中的实际问题，并为后续专业课打好基础；本课程的基本要求是应掌握平面一般力系的合成与平衡及平衡方程的灵活应用，明确工程结构中四种基本变形的特征及相应的强度计算方法，熟悉体系几何组成分析的目的及方法，掌握静定结构内力和位移的分析原理及计算方法，掌握超静定结构的几种常用计算方法和原理，了解简支梁的影响线的绘制及影响线的应用。为学好《建筑力学》这门课，学习时应注意以下几点：（一）要抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素，找出问题的本质。（二）要抓住重点，即应牢固掌握基本概念、基本定理和主要公式。（三）要有良好的学习方法，要学好建筑力学，应遵循“多练——多思——多总结”。（四）学习时要理论联系实际，重视实际应用。五、本课程的学习方法为了学好本课程，首先要具有正确的学习目的和态度。在学习中要刻苦钻研、踏踏实实、虚心求教、持之以恒。学习建筑力学，决不能满足于知道了一些解题知识。只是记住了一些解题的方法、步骤，能照猫画虎地按例题做出习题，是远远不够的。因为教材上所写的理论是前人或编者的研究经验总结，它只是较概括地作一般性的论述，列举少量较典型的例题，但不可能把各种细节都阐述得很详尽。因此，在学习时要把精力集中在培养分析问题和解决问题的能力上，要注意学会分析问题的方法。在教材中，讲述了各种的具体计算方法，要掌握它们各自的解题思路；学习时要注意将有关各方面的问题加以对比，搞清这些方法的共性及解题思路上的特点，并注意它们各自的适用条件。只有见木见林、融会贯通，才能灵活运用理论和方法来分析问题。在学习中必须贯彻理论与实际相结合的原则。要注意建筑力学的理论是怎样服务于工程实际的。要留心观察实际结构，了解它们的构造，分析它们的受力特征，并考虑怎样用所学的理论、方法解决其力学分析问题。只有联系实际学习理论，才能做到用所学知识去解决实际问题。学习时要注意多练，多练是属于实践性的学习环节；同时要多思，多思是属于理2论性的学习环节。两者可相互促进，练中多思，思中多练，则学习心得就必然增多。此时就应善于总结，即将自己的一点一滴的学习心得理顺，巩固认识，使学到的内容成为自己真正的东西。做题练习，是学好结构力学的重要环节。要作足够数量的习题，才能掌握其中的概念、原理和方法。但要注意以下两点：（1）、做习题前一定要看书复习，搞清概念及解题思路，抓住解题方法的本质、要点，若按例题照搬照套，急于完成作业而不经过自己的思考，不会有多少效果。（2）、作业要条例清晰、整洁、严谨，要培养对所得计算结果进行合理校核的能力；发现错误，要及时总结，找出原因，这样才能吸取教训，逐步提高。六、自学内容与指导第一章绪论（一）自学内容建筑力学课程的性质、任务和基本假设，荷载的类型，平面结构支座类型、作用及对应的支座反力；计算简图的定义、作用及选取原则，及特点，杆件的基本变形形式。（二）本章重点1、建筑力学课程的任务及基本假设；2、平面结构支座的支座反力；3、杆系结构的类型及特点。（三）本章难点1、计算简图的定义、作用及选取原则；2、平面结构支座的支座反力。（四）本章考点1、建筑力学课程的任务；2、平面结构支座的支座反力；3、杆系结构的类型。（五）学习指导本章的内容是对建筑力学课程作一个扼要的综合说明，由于初学者对本课程还很生疏，不可能深入理解其内容，只要求对这些内容有初步的了解，同时又要求学员能努力领会所介绍的内容，特别是一些基本概念，以便于后面的学习。第二章力、力矩、力偶（一）自学内容力的定义及其基本性质，约束的定义及其约束反力，物系的受力分析，力矩的定义及合力矩定理，力矩的平衡条件，力偶的定义及性质。（二）本章重点1、力的基本性质；2、物系的受力分析；3、合力矩定理；4、力偶的定义及性质。（三）本章难点1、物系的受力分析；2、力的合成与分解。（四）本章考点31、物系的受力分析；2、力的基本性质。（五）学习指导掌握力、力矩、力偶的定义，重点掌握力的基本性质，合力矩定理及力偶的性质，熟悉常用约束的约束能力及对应的约束反力，能够熟练的对一物系进行受力分析。第三章平面力系的合成与平衡（一）自学内容平面力系包括平面汇交力系、平面一般力系和平面平行力系，平面汇交力系合成的方法有图解法和数解法，力线的平移是解决平面一般力系合成的关键，平面一般力系合成的一般结果是得到一个主矢和一个主矩。平面一般力系的平衡方程有三种基本形式，平面平行力系是平面一般力系的一种特除情况。（二）本章重点1、力多边形法则及三力平衡汇交定理；2、力线平移定理；3、平衡条件及平衡方程的应用。（三）本章难点1、主矢及主矩的概念；2、平衡方程的灵活运用。（四）本章考点平衡方程的具体应用。（五）学习指导本章主要讲述了平面力系的合成与平衡，平面汇交力系的合成与平衡是基础，力线平移定理是平面一般力系合成的关键，平面力系的平衡条件和平衡方程式建筑力学的一个重要概念，也是以后对结构进行受力分析的基础知识，希望学员能够正确理解，对平面力系的平衡方程要求能熟练掌握，灵活应用。第四章轴向拉伸与压缩（一）自学内容轴向拉伸与压缩是最基本的变形之一。学员在学习时应明确内力及内力图的概念，掌握内力的计算要点，了解应力及应力单元体的概念，熟悉材料在拉伸和压缩是的力学性能，明确极限应力、许用应力的概念及其确定方法，熟练掌握强度条件的具体应用。（二）本章重点1、内力、内力图、应力、单元体等概念；2、材料力学性能及虎克定律；3、强度条件及应用。（三）本章难点1、应力、单元体的概念；2、强度条件及应用。（四）本章考点应用强度条件进行三类强度问题的计算。（五）学习指导轴向拉伸与压缩是最基本的变形之一，也是建筑力学课程的基本内容之一，所涉及的内力、内力图、应力、单元体、变形、应变、虎克定律、极限应力、许用应力、4强度条件、应力集中等概念，都是建筑力学最基本的概念，贯穿全课程，十分重要，希望学员在学习过程中逐步加深理解。为了解决轴向拉、压杆的强度问题，既要对轴向拉、压杆进行应力分析，又要对材料的力学性能进行实验研究，材料在拉伸压缩时的力学性能主要包括比例极限、屈服极限、强度极限、伸长率和断面收缩率。轴向拉、压杆的强度条件是在实验基础上建立的，形势简单，希望学员能牢固掌握，并能熟练应用强度条件进行三类强度问题的计算。第五章扭转（一）自学内容扭转变形是杆件四种基本变形之一，扭矩的计算和扭矩图的绘制是本章的基础，等截面圆杆扭转时的应力及变形是根本，应了解等截面圆杆扭转时的变形特点及横截面上剪应力及变形的计算公式及分布规律，掌握最大剪应力的计算公式，熟悉扭转杆的强度条件及刚度条件，能够熟练的对扭转杆进行强度和刚度计算，明确剪应力互等定律，熟悉剪切虎克定律。（二）本章重点1、扭矩的计算机扭矩图的绘制；2、横截面上任一点剪应力的计算；3、强度、刚度条件及应用。（三）本章难点1、扭转杆的变形；2、刚度条件及应用。（四）本章考点强度、刚度条件及应用。（五）学习指导扭转杆的强度及刚度计算问题是建筑力学课程的基本内容之一，本章主要以等截面圆杆为主要研究对象，介绍了外力偶矩与内力扭矩的概念及扭矩图的绘制，分析了等截面圆杆扭转时的应力及变形，指出了扭转杆中各点的应力状态都处于纯剪切应力状态，简单介绍了材料在扭转时的力学性能，证明了剪应力互等定理，在实验基础上建立了扭转杆的强度条件和刚度条件，要求学员能对等截面圆杆进行强度及刚度计算。第六章平面体系的几何组成分析（一）自学内容平面体系几何组成分析是建筑力学主要内容之一，平面体系几何组成的基本概念是本章的基本内容，几何不变体系的基本组成原则是根本，学员应明确基本概念，掌握分析方法，能熟练地对几何体系进行分析。（二）本章重点1、掌握几何组成分析的基本概念。2、平面几何不变体系的基本组成规则及其应用。（三）本章难点利用平面几何不变体系的基本组成规则分析体系的几何组成。（四）本章考点1、体系为几何不变体系的条件。2、平面几何不变体系的基本组成规则及其应用。5（五）学习指导平面杆系结构是由杆件和杆件之间的联结装置组成的。平面体系的几何组成分析就是研究杆件间的联结装置应怎样布置，才能使它们组成可保持几何形状和位置不变的结构。在几何组成分析中，将不考虑微小变形的影响，而把杆件当作是刚性的，只考虑杆件间的刚体运动。如果结构在承受荷载以后，其形状或各杆的相对位置不会引起任何变化（即杆件间不会产生机械运动）的体系，称为几何不变体系。如果在荷载作用下，其几何形状或各杆的相对位置引起变化的体系，则称为几何可变体系。如果体系为可变体系，发生几何微小变动后即转为不变体系，则称为瞬变体系。因此，几何可变体系又可分为常变体系和瞬变体系。在工程应用中，只有几何不变体系才能作为结构应用，常变体系和瞬变体系均不能采用。平面体系为几何不变体系的条件为：（1）体系有足够的约束数；（2）约束的分布要合理。几何不变体系的基本组成规则：（1）二刚片规则：两个刚片用不交于一点及不相互平行的三根链杆联结，则组成内部无多余约束的几何不变体系。（2）三刚片规则：三刚片用不在一条直线上的三个铰两两相联结，则组成内部无多余约束的几何不变体系。（3）二元体规则：在一个刚片上增加或减去一个二元体，形成无多余约束的几何不变体系。应用平面几何不变体系的基本组成规则分析结构体系的几何组成时应注意以下事项：（1）分析过程中体系内每一杆件都要用上，不能漏掉，而且每根链杆只能使用一次，不能重复使用。（2）基本规则中提到的“铰”，可以是实铰，也可以是虚铰。（3）若体系只用不相交于一点的三根链杆与基础相联，则可以只分析该体系本身，但当体系与基础之间的链杆多于三根时，必须将基础看成刚片。（4）注意刚片与链杆之间的代换。即刚片可以看成链杆，链杆可以看成刚片。（5）合理利用二元体规则，刚片必须是内部几何不变的部分。（6）有的体系可以用任何一个规则分析出结果，而有的只能用某一个规则分析，要灵活应用。静定和超静定结构的几何特征为：静定结构是无多余约束的几何不变体系，而超静定结构则是有多约束的几何不变体系。第七章静定结构的内力分析（一）自学内容静定结构的内力分析是建筑力学的重要内容之一，静定梁的内力计算及内力图的绘制是本章的基础；学员应重点掌握静定梁、多跨静定梁、静定平面刚架以及静定平面桁架的内力分析方法及其各自的计算特点、了解三铰拱的特点及内力分析方法、熟悉静定组合结构的特征及其内力分析方法。（二）本章重点1、静定梁、静定平面刚架的内力计算方法及内力图的绘制；2、静定平面桁架的内力计算方法。（三）本章难点1、静定平面刚架的内力计算及其内力图的绘制；62、静定组合结构的内力计算。（四）本章考点1、静定梁的内力计算；2、静定平面刚架的内力计算。（五）学习指导静定结构指结构的约束反力及内力完全可由平衡条件唯一的确定的结构。静定结构在实际工程中应用很广，其内力计算是结构位移和超静定结构内力计算的基础。因此，熟练地掌握静定结构内力的计算方法，深入了解各种结构的力学性能在建筑力学的全部学习过程中是至关重要的。静定结构内力分析的方法是