结构力学Ⅰ-1教案 - 重庆大学

结构力学Ⅰ-1教案课程名称：结构力学Ⅰ-1适用专业、年级：土木工程2004级学年、学期：2006～2007学年，第一学期总学时：80学时任课教师：张来仪、陈朝晖、文国治、游渊、陈名弟等编写时间：2006年8月第1章绪论一、本章的教学目标及基本要求（1）了解结构力学课程的性质和讨论的内容。（2）了解杆件结构分类。（3）了解选取结构计算的原则；初步了解杆件结构怎样简化为计算简图。（4）了解结构力学的学习方法。二、本章各节教学内容及学时分配§1-1结构力学的研究对象和任务§1-2杆件结构的计算简图§1-3平面杆件结构的分类三、本章教学内容的重点和难点重点是掌握杆件结构常见支座和结点的基本类型及其计算简图的变形和受力特点。难点是怎样将实际结构简化为计算简图。四、本章教学内容的深化和拓宽适当介绍结构力学课程在土木工程专业教学计划中的地位和作用以及与后继专业课程的关系，以激发学生对本课程的重视和学习兴趣。五、本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题用多媒体课件介绍典型的房屋和桥梁工程结构，包括我国古代的和现代的一些伟大建筑物特点。以增强学生的民族自蒙感和社会责任感。六、本章的主要参考书目（一）结构力学（Ⅰ）龙驭球包世华主编，高等教育出版社，2001年1月（二）结构力学赵更新编，中国水利水电出版社，2004年4月（三）结构力学（上）李廉锟主编，高等教育出版社，1996年5月（四）结构力学（上）吴德伦主编，重庆大学出版社，1994年（五）结构力学（上）张来仪景瑞主编，中国建筑工业出版社，1997年（六）结构力学辅导—概念·方法·题解赵更新编，中国水利水电出版社，2001年（2学时）七、各课时单元授课教案的具体内容§1-1结构力学的研究对象和任务一、结构及按几何特征分类1、杆件结构2、薄壁结构3、实体结构二、结构力学的研究对象三、结构力学的任务§1-2杆件结构的计算简图一、计算简图的定义二、选取计算简图的一般原则三、杆件结构的简化§1-3平面杆件结构的分类一、梁二、拱三、刚架四、桁架五、组合结构第2章平面体系的几何组成分析一、本章的教学目标及基本要求本章的教学目标是：工程结构必然会受到荷载作用，必须学用几何不变体系。掌握几何不变体系的组成规律，掌握根据这些规律判断体系的几何组成性质的方法，从而保证结构为几何不变体系是本章的教学目标。基本要求：掌握几何不变体系、几何可变体系、自由度刚片、约束、必须约束和多余约束的概念，掌握几何不变体系的简单组成规则，并熟练运用组成规则分析平面杆件体系的几何组成性质，判定超静定结构的多受约束及数目；了解平面体系的计算自由度及计算方法；了解体系的几何组成与静力特性之间的关系。二、本章各节教学内容及学时分配§2-1几何不变体系和几何可变体系（0.5学时）§2-2几何组成分析中的几个概念（1学时）§2-3平面体系的计算自由度（0.5学时）§2-4几何不变体系的简单组成规则（1学时）§2-5几何组成分析举例（2学时）§2-6体系的几何组成与静力特性的关系（1学时）三、本章教学内容的重点和难点重点：几何不变体系和几何可变体系的概念；刚片、自由度、约束、必要约束、多余约束的概念；几何不变体系的简单组成规则；熟练运用这些组成规则对体系进行几何组成分析，并确定是否有多余约束，及多余约束的个数。难点：灵活运用几何组成规则分析平面杆件体系的几何组成性质。四、本章教学内容的深化和拓宽三刚片体系中分别有一个虚铰、两个虚铰和三个虚铰在无穷远处时几何组成性质的判断，属于拓宽与深化的内容。五、本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题老师重点讲解基本概念、基本组成规则和组成规则的运用，应有一学时习题课，注重启发式教学，并辅以多媒体课件演示，加深学生对概念的理解。六、本章的主要参考书目（一）结构力学（Ⅰ）龙驭球包世华主编，高等教育出版社，2001年1月（二）结构力学赵更新编，中国水利水电出版社，2004年4月（三）结构力学（上）李廉锟主编，高等教育出版社，1996年5月（四）结构力学（上）吴德伦主编，重庆大学出版社，1994年（五）结构力学（上）张来仪景瑞主编，中国建筑工业出版社，1997年（六）结构力学辅导—概念·方法·题解赵更新编，中国水利水电出版社，2001年七、本章的思考题和习题（一）思考题《结构力学》萧允徵张来仪主编教材第2章思考题2-1～2-10。（二）习题《结构力学》萧允徵张来仪主编教材第2章习题2-1～2-4。八、各课时单元授课教案的具体内容§2-1几何不变体系和几何可变体系一、几何不变体系二、几何可变体系三、刚片思考题：思考题2-1重点讲授几何不变体系和几何可变体系的概念，并应由此得出工程结构必须采用几何不变体系这一结论。§2-2几何组成分析中的几个概念一、自由度1、平面上一点的自由度2、平面上一刚片的自由度二、约束1、支杆或链杆的约束作用2、铰支座或单铰的约束作用3、固定支座或单刚结的约束作用三、必要约束和多余约束1、必要约束2、多余约束四、实铰和虚铰1、实铰2、虚铰重点讲授自由度、约束、必要约束、多余约束、虚铰的概念并通过多媒体课件使学生更容易理解虚铰及其约束作用。§2-3平面体系的计算自由度一、体系的实际自由度S与计算自由度W的定义1、体系的实际自由度S2、体系的计算自由度W二、平面体系的计算自由度1、刚片系的计算自由度2、铰接链杆体系的计算自由度三、体系的几何组成性质与计算自由度之间的关系本节应注意强调体系的实际自由度与计算自由度的区别；以及体系的几何组成性质与计算自由度之间的关系。思考题：2-2、2-3、2-4、2-5。习题：2-1(1)、2-1(2)、2-1(3)、2-3。§2-4几何不变体系的简单组成规则一、点与刚片之间的连接1、组成规则2、二元体二、两刚片之间的连接1、组成规则（表述1）2、组成规则（表述2）三、三刚片之间的连接四、瞬变体系1、几何常变体系2、几何瞬变体系本节是本章的重点内容，从注意自由度与约束的概念推出点与刚片、两刚片、三刚片组成几何不变体系的规则，并总结出其基本规律——三角形规律。思考题：2-6、2-7、2-8。习题：2-1(4)、2-1(5)、2-1(6)、2-1(7)。§2-5几何组成分析举例一、几何组成分析的步骤二、几何组成分析的举例本节应多补充几个例题进行分析讲解，学生也应多做练习。习题：2-2、2-4§2-6体系的几何组成与静力特性的关系一、无多余约束的几何不变体系二、有多余约束的几何不变体系三、几何常变体系四、几何瞬变体系思考题：2-9、2-10第3章静定梁的静定刚架一、本章的教学目标及基本要求（1）熟练掌握用截面法计算梁指定截面的内力。（2）熟练掌握用区段迭加法绘制直杆的弯矩图，绘制梁的剪力图，并能用荷载与内力的微分关系校核。（3）熟练掌握多跨静定梁的内力计算方法并绘制内力图。（4）熟练掌握静定平面刚架的内力计算方法及内力图的绘制方法。二、本章各节教学内容及学时分配§3-1单跨静定梁（2学时）§3-2多跨静定梁（2学时）§3-3静定平面刚架（4学时）三、本章教学内容的重点和难点重点是绘制静定梁和刚架的弯矩图。难点是对区段迭加法的理解和熟练运用。四、本章教学内容的深化和拓宽在熟练掌握静定平面刚架内力计算的基础上，简要介绍静定空间刚架的特点。五、本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题本章内容是结构力学课程的重要基础，要求学生熟练掌握，尽可能多做习题，并安排画弯矩图的课堂练习，当堂讲评，边练边讲。六、本章的主要参考书目（一）结构力学（Ⅰ）龙驭球包世华主编，高等教育出版社，2001年1月（二）结构力学赵更新编，中国水利水电出版社，2004年4月（三）结构力学（上）李廉锟主编，高等教育出版社，1996年5月（四）结构力学（上）吴德伦主编，重庆大学出版社，1994年（五）结构力学（上）张来仪景瑞主编，中国建筑工业出版社，1997年（六）结构力学辅导—概念·方法·题解赵更新编，中国水利水电出版社，2001年七、本章的思考题和习题（一）思考题《结构力学》萧允徵张来仪主编教材第3章思考题3-1～3-8。（二）习题《结构力学》萧允徵张来仪主编教材习题3-1，3-2，3-3，3-4a、b，3-5，3-6，3-7a、b，3-8c，3-9a、b，3-10c，3-11a、c、e、f、g、j、k、l。八、各课时单元授课教案的具体内容§3-1单跨静定梁一、用截面法求指定截面的内力二、内力图的特征三、用区段迭加法作直杆的弯矩图四、斜梁§3-2多跨静定梁一、组成方式二、内力计算方法§3-3静定平面刚架一、悬臂刚架二、简支刚架三、三铰刚架四、复合刚架第4章三铰拱一、本章的教学目标及基本要求本章的教学目标是：知道拱是受压为主的一类结构，能跨越更大的跨度；会计算三铰拱的内力；了解压力线及合理拱等概念。基本要求：理解三铰拱的受力特点，掌握三铰拱支座反力及指定截面内力的计算方法；理解三铰拱的压力线的概念，会求三铰拱在竖向荷载作用下的合理拱轴方程。二、本章各节教学内容及学时分配§4-1概述（0.5学时）§4-2三铰拱的内力计算（2学时）§4-1三铰拱的压力线和合理拱轴（1.5学时）三、本章教学内容的重点和难点重点：三铰拱的反力与内力计算。难点：三铰拱压力线的作法。四、本章教学内容的深化和拓宽在讲深讲透竖向荷载作用下三铰拱支反力及内力计算公式的基础上，可加深指出带拉杆的三铰拱的计算方法、有水平荷载作用时三铰拱的计算方法。求填料荷载作用下的合理拱轴线属于加深的内容。五、本章教学方式（手段）及教学过程中应注意的问题采用多媒体教学手段，并注意与黑板配合使用。尽可能介绍一些工程上正反两方面的实例（如赵州桥、彩虹桥等）以增加学生的感性认识。六、本章的主要参考书目（一）结构力学赵更新主编，中国水利水电出版社，2004年6月（二）结构力学教程（Ⅰ）龙驭球包世华主编，高等教育出版社，2001年1月（三）结构力学（上册）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月七、本章的思考题和习题（一）思考题《结构力学》教材（萧允徵张来仪主编）第4章思考题4-1～4-4。（二）习题《结构力学》教材（萧允徵张来仪主编）第4章习题4-1～4-6。八、各课时单元授课教案的具体内容§4-1概述一、拱的定义二、拱的分类分三铰拱、二铰拱、无铰拱。三、带拉杆的拱§4-2三铰拱的内力计算一、三铰拱支反力的计算推导竖向荷载作用下竖向反力及水平推力的计算公式。二、三铰拱的内力计算推导竖向荷载作用下，三铰拱中任一截面弯矩、剪力、轴力的计算公式。三、三铰拱的内力图的绘制方法四、三铰拱的受力特点本节的思考题：思考题4-1、4-2。本节的习题：习题4-1、4-2、4-3、4-5、4-6。本节的教学方法：讲清本节推导公式的适用条件，启发学生思考带拉杆的拱及受水平荷载作用的拱，在计算上有何异同。§4-3三铰拱的压力线和合理拱轴一、压力线的定义二、压力线的作法1、作合力多边形2、确定各截面合力的作用线3、确定压力线三、压力线的用途四、三铰拱的合理拱轴线1、用压力线确定合理拱轴线2、用解析法求竖向荷载作用下的合理拱轴线本节的思考题：思考题4-3、4-4。本节的习题：习题4-4。本节的教学方法：注意讲清合理拱轴线随荷载的变化而变化，尽可能介绍各种荷载作用下的合理拱轴线的形状。第5章静定桁架和组合结构一、本章的教学目标及基本要求掌握计算桁架各杆轴力的方法，了解各杆轴力随桁架外形变化规律，为合理地进行桁架设计提供依据是本章的教学目标。基本要求：理解桁架的概念，掌握计算平面静定桁架内力的结点法、截面法以及两者的联合应应，能正确灵活地截取脱离法和运用平衡条件中合力与分力的比例关系求出桁架各杆轴力；能利用结点平衡的特殊情况判定零杆和某些杆件的内力；掌握静定组合结构的受力特点及内力计算方法，了解静定结构的一般力学特性。二、本章各节教学内容及学时分配§5-1概述（0.5学时）§5-2静定平面桁架（3学时）§5-3三种简支桁架的比较（0.5学时）*§5-4静定空间桁架§5-5静定组合结构