课程概述

建筑力学是在已知力学模型的基础上,分析物体的受力,建立系统外力之间以及内力和外力之间的关系,讨论结构与构件在荷载作用下的的强度、刚度及稳定性的计算方法。主要归纳为如下几个方面:

1.研究物体以及物体系统的受力、各种力系的简化和平衡规律;

2.研究结构的组成规律和合理形式;

3.研究构件(主要是杆件)和结构(主要是杆件结构)的内力和变形与外力之间的关系,并对构件及结构的强度和刚度进行验算;

4.研究材料的力学性质和构件在外力作用下发生的破坏规律;

证书要求

综合成绩低于60分,不合格;

综合成绩达到60分,合格

预备知识

《高等数学》、《物理学》

  要求学生基本具备高等数学的基本知识,掌握函数及其基本性质,导数与积分的基本知识及其应用;具备物理学的基本知识。


授课大纲

课程类别:职业技术基础课程

适用专业:建筑工程技术专业、建筑钢结构工程技术专业

时:120学时

一、课程教学目标

课程描述:   本课程要达到的能力目标和知识目标如下:

1. 能力目标

1)专业能力目标;

熟练掌握对各种工程结构建立相应的力学模型;

具备对结构或体系进行受力分析的能力;

具备对工程结构中的各种基本受力构件进行力学分析、计算与选型的能力;

具备对简单工程结构进行力学分析计算的能力;

了解常用钢材的力学机械性能

2)方法能力目标;

通过本门课程的学习,培养学生具备发现问题、自主地分析问题和解决问题的能力;最基本的数据整理和对工程问题进行处理的能力;应用工程技术规范的能力;对完成的项目进行总结归纳的能力;使用有关设备仪器的能力;自我学习的能力。

3)社会能力目标

通过该门课程的学习,不仅培养学生具备最基本的职业素养和敬业精神、自主学习和独立处理问题的能力,也培养学生的团队协作能力,与他人的沟通交流与协调的能力;“吃苦耐劳、团结协作、严谨规范、精心负责”的职业素养。

2. 知识目标

1、理解刚体静力分析的基本概念。了解结构计算简图的概念,掌握杆件结构的简化方法。熟练掌握物体的受力分析和正确绘出受力图。掌

2、了解力系简化的理论。熟练掌握应用平面力系的平衡方程求解平衡问题。

3、掌握静定结构内力和位移计算的基本方法。熟练掌握静定梁内力图的绘制。

4、理解弹性变形体静力分析的基本概念。掌握基本变形构件的应力和变形、强度和刚度计算,压杆的稳定校核。

二、章节安排

 

 

序号

 
 

 
 

 
 

能力点

 
 

1

 
 

绪论

 
 

力的概念及其性质

 
 

掌握力的概念及其性质

 
 

建筑力学的研究对象及强度、刚度、稳定性的概念

 
 

了解建筑力学的研究对象,掌握强度、刚度、稳定性的概念

 
 

建筑力学的任务

 
 

掌握建筑力学的任务,了解其地位

 
 

变形固体的基本假设

 
 

掌握变形固体的三种基本假设

 
 

杆件变形的基本形式

 
 

掌握杆件变形的四种基本形式

 
 

2

 
 

静力学基础

 
 

静力学公理

 
 

理解静力学公理,掌握公理在实际中的应用

 
 

约束与约束反力

 
 

了解约束的作用,掌握各种约束的约束反力特点

 
 

受力分析与受力图

 
 

能够绘制结构的计算简图与受力物体的受力图

 
 

3

 
 

平面汇交力系

 
 

平面汇交力系的简化

 
 

掌握用几何法进行平面汇交力系的合成

 
 

掌握平面汇交力系平衡的几何条件,并应用条件求解工程实际中的平衡问题

 
 

平面汇交力系的平衡

 
 

理解投影的概念,掌握力在直角坐标轴上投影的计算

 
 

掌握用解析法进行平面汇交力系的合成

 
 

掌握平面汇交力系平衡的解析条件,并应用条件求解工程实际中的平衡问题

 
 

4

 
 

力矩与平面力偶系

 
 

力对点之矩,合力矩定理

 
 

理解力对点之矩的概念,掌握力矩的计算

 
 

力偶

 
 

理解力偶的概念,掌握力偶矩的计算,掌握力偶的性质

 
 

掌握平面力偶系的合成

 
 

平面力偶系的平衡

 
 

理解平面力偶系的平衡条件,掌握运用平面力偶系的平衡条件求解工程实际中的平衡问题。

 
 

5

 
 

平面一般力系

 
 

力的平移定理

 
 

理解力的平移定理,掌握其应用

 
 

平面一般力系的简化

 
 

理解平面一般力系的简化及其结果

 
 

平面一般力系的平衡

 
 

理解平面一般力系的平衡条件及其平衡方程,掌握应用平面一般力系的平衡方程求解工程中常见的平衡问题

 
 

6

 
 

空间力系

 
 

空间汇交力系

 
 

掌握空间汇交力系的合成

 

掌握空间汇交力系的平衡条件及其平衡方程的应用

 
 

空间一般力系

 
 

掌握空间一力对空间任一轴之矩的概念及其计算

 

掌握空间一般力系的平衡条件及其平衡方程的应用

 
 

7

 
 

平面图形的几何性质

 

 

 
 

形心与静矩

 
 

平面图形的形心,平面图形对平面内任一轴的静矩;

 
 

惯性矩

 
 

惯性矩,惯性矩的移轴公式,平面图形对平面内任一轴的惯性矩;

 
 

惯性积、惯性半径

 
 

惯性积的概念、惯性半径的概念;

 
 

形心主惯性轴和形心主惯性矩

 
 

形心主惯性轴的概念,形心主惯性矩的概念;

 
 

8

 
 

轴向拉伸与压缩

 
 

轴向拉压的概念

 
 

理解内力的概念,会计算轴向拉压杆的轴力,能绘制轴向拉压杆的轴力图

 
 

轴向拉压杆横截面上的应力

 
 

理解应力的概念,能进行轴向拉压杆横截面上应力的计算

 
 

轴向拉压杆的变形

 
 

理解胡克定理,掌握应用胡克定理计算轴向拉压杆的变形

 
 

材料拉压时的力学性能

 
 

理解材料的力学性能

 
 

轴向拉压杆的强度计算

 
 

掌握轴向拉压杆的强度条件与强度计算

 
 

9

 
 

扭转

 
 

扭转的概念

 
 

理解扭转的概念,了解外力偶的换算,掌握内力偶矩(扭矩)的计算

 
 

圆轴扭转时横截面上应力,

 
 

理解圆轴扭转时横截面上应力的特点及其计算,理解圆轴受扭时的强度条件,掌握圆轴受扭时的强度计算

 
 

圆轴扭转时的变形

 
 

理解圆轴扭转时的变形的特点及其计算,理解圆轴受扭时的刚度条件,掌握圆轴受扭时的刚度计算

 
 

矩形截面等直杆在自由扭转时的应力

 
 

了解矩形截面等直杆在自由扭转时的应力与变形

 
 

10

 
 

梁的弯曲

 

 

 
 

梁的概念

 
 

理解梁的概念,理解平面弯曲的概念,掌握用截面法计算梁的内力----弯矩、剪力

 
 

平面弯曲时梁的内力及内力图

 
 

掌握利用内力方程法、内力与荷载之间的关系、叠加法绘制梁的内力图

 
 

梁的正应力计算

 
 

理解梁横截面上的正应力的分布规律,掌握梁横截面上的正应力的计算,理解梁的正应力强度条件,掌握正应力强度计算

 
 

梁的剪应力计算

 
 

理解梁横截面上的剪应力的分布规律,掌握梁横截面上的剪应力的计算,理解梁的剪应力强度条件,掌握剪应力强度计算

 
 

梁的变形

 
 

理解梁的挠曲线的概念,掌握用近似微分方程求梁的变形

 
 

梁的刚度计算

 
 

理解梁的刚度条件,掌握梁的刚度计算

 
 

11

 
 

压杆的稳定

 
 

压杆稳定的概念

 
 

理解压杆稳定的概念,理解临界力和临界应力

 
 

临界力与临界应力

 
 

理解欧拉公式的应用条件,掌握用欧拉公式计算压杆的理解临界力和临界应力

 
 

压杆稳定的计算

 
 

理解压杆稳定的实用计算方法,掌握压杆稳定的实用计算

 
 

提高压杆稳定的措施

 
 

理解提高压杆稳定的措施

 
 

12

 
 

应力状态与强度理论

 
 

一点处应力状态的概念

 
 

理解一点处应力状态的概念

 
 

平面应力状态分析

 
 

掌握平面应力状态分析,掌握主平面的确定与主应力的计算,掌握最大切应力的计算

 
 

强度理论与强度条件

 
 

理解四个强度理论的破坏条件及其强度条件

 
 

13

 
 

组合变形

 
 

概述

 
 

了解受组合变形时构件的受力和变形特点

 
 

斜弯曲

 
 

掌握构件受斜弯曲时的应力与变形的分析与计算

 
 

压缩(拉伸)与弯曲组合

 
 

掌握拉伸(压缩)与弯曲组合变形的应力与强度计算

 
 

偏心压缩与截面核心

 
 

掌握偏心拉压时构件的应力与强度计算,理解截面核心的概念及应用。

 
 

弯曲与扭转组合

 
 

掌握弯曲与扭转组合的计算

 
 

14

 
 

平面杆件体系的几何组成分析

 
 

概述

 
 

了解三种不同的体系,理解进行体系几何组成分析的目的  

 
 

体系的自由度

 
 

理解体系自由度的概念与意义

 
 

几何不变体系的组成规则

 
 

熟练掌握几何不变体系的组成规则

 
 

应用几何不变体系的组成规则分析示例

 
 

熟练掌握利用几何不变体系的组成规则对简单杆件体系进行几何组成分析

 
 

静定结构与超静定结构

 
 

理解静定结构与超静定结构的异同点

 
 

15

 
 

静定结构的内力

 
 

多跨静定梁与斜梁

 
 

掌握多跨静定梁的内力计算与内力图绘制

 
 

静定平面刚架

 
 

熟练掌握静定平面刚架的内力计算与内力图绘制

 
 

静定平面桁架

 
 

掌握简单桁架的内力计算

 
 

三铰拱

 
 

了解三铰拱的计算

 
 

组合结构

 
 

了解静定组合结构的计算

 
 

静定结构的特性

 
 

理解静定结构的特性。

 
 

16

 
 

静定结构的位移

 
 

概述

 
 

了解静定结构的位移概念

 
 

变形体的虚功原理

 
 

理解虚功与虚功原理

 
 

静定结构在荷载作用下的位移

 
 

理解用单位荷载法,理解静定结构位移计算的一般公式

 
 

图乘法

 
 

熟练掌握用图乘法计算梁与刚架的位移

 
 

静定结构由于支座移动、温度改变引起的位移计算

 
 

掌握静定结构由于支座移动、温度改变引起的位移计算

 
 

线弹性体系的互等定理

 
 

了解线弹性系统的互等定理。

 
 

17

 
 

力法

 
 

力法基本原理

 
 

理解力法基本原理  

 
 

超静定次数的确定

 
 

理解超静定次数的意义及其确定

 
 

力法典型方程

 
 

理解力法典型方程及其应用

 
 

力法计算示例

 
 

熟练掌握用力法计算一般超静定结构  

 
 

对称性的应用

 
 

掌握对称性的应用

 
 

支座移动及温度改变时超静定结构的计算

 
 

掌握支座移动及温度改变时超静定结构的计算

 
 

超静定结构的位移计算

 
 

掌握超静定结构的位移计算,理解超静定结构最后内力图的校核

 
 

超静定结构的特性

 
 

理解超静定结构的特性

 
 

18

 
 

位移法

 
 

等截面等跨超静定梁的转角位移方程

 
 

掌握等截面单跨超静定梁的转角位移方程

 
 

位移法的基本原理

 
 

理解位移法的基本原理,

 
 

位移法基本未知量与基本结构

 
 

理解的基本未知量与基本结构的确定,

 
 

位移法的计算示例

 
 

熟练掌握用位移法计算连续梁和超静定刚架。

 
 

位移法的典型方程及其应用

 
 

熟练位移法的典型方程及其应用

 
 

19

 
 

PKPM系列软件简介

 

 PKPM软件计算示例

 
 

PKPM软件计算平面杆件结构

 
 

了解PKPM软件的主要功能

 
 

PKPM软件计算平面杆件结构

 
 

能用PKPM软件计算平面杆件结构

 

三、教学内容与学时分配:

 

序号

 
 

课教学内容

 
 

学时

 
 

1

 
 

绪论

 
 

2

 
 

2

 
 

静力学基础

 
 

6

 
 

3

 
 

平面汇交力系

 
 

4

 
 

4

 
 

力矩与平面力偶系

 
 

4

 
 

5

 
 

平面一般力系

 
 

6

 
 

6

 
 

空间力系

 
 

4

 
 

7

 
 

平面图形的几何性质

 
 

4

 
 

8

 
 

轴向拉伸与压缩

 
 

8

 
 

9

 
 

扭转

 
 

6

 
 

10

 
 

梁的弯曲

 
 

12

 
 

11

 
 

压杆的稳定

 
 

4

 
 

12

 
 

应力状态与强度理论

 
 

6

 
 

13

 
 

组合变形

 
 

6

 
 

14

 
 

平面杆件体系的几何组成分析

 
 

4

 
 

15

 
 

静定结构内力

 
 

14

 
 

16

 
 

静定结构的位移

 
 

10

 
 

17

 
 

力法

 
 

10

 
 

18

 
 

位移法

 
 

8

 
 

19

 
 

PKPM软件计算平面杆件结构

 
 

2

 
 

合计

 
 

 

 
 

120

 

四、考核标准与方式

本课程注重过程考核,从平时测验及作业、及最终考试两个方面进行考核。

  1. 测验:学生每次授课完成后,随堂利用课程网站测验,课后留有课后作业,课后作业要求所有学生认真完成并按时上交,按照上交作业时间、完成数量和质量确定优、良、及格等级,对应百分制分别为908070分。

  2. 课程结束后在网上随机从题库中抽取考试题,要求学生在规定时间内考试。

    最终成绩有平时测验、作业及最终考试按30%30%40%总评得到。

     

    五、对前续课程和后续课程的要求

    本课程前续课程有《高等数学》、《物理学》。

    要求学生基本具备高等数学的基本知识,掌握函数及其基本性质,导数与积分的基本知识及其应用;具备物理学的基本知识。

    六、教师要求

    1、应根据教学内容设计教学工程实例,尽可能引导学生学习建筑力学的兴趣,理解力学知识与工程实际结合的意义,;

    2、应每次课布置适当的课后习题,并批改全部学生的作业,要求学生对错题订正;

    3、具有一定的结构设计及现场施工知识,能将建筑力学的基本理论知识与工程实际相结合。

    七、学习场地、设施要求

    上课地点应选择多媒体教室

参考资料

[1]  范钦珊主编. 理论力学.  北京:高等教育出版社. 1999

[2]  孙训方, 方孝淑, 关来泰编胡增强, 郭力, 江晓禹修订. 材料力学, )(第5 版). 北京:高等教育出版社. 2009

[3]  单辉祖编著.  材料力学 1, 2  (第3 版).  北京:高等教育出版社. 2011

[4]  单辉祖编著.  材料力学教程. 北京:高等教育出版社. 2004

[5]  龙驭球,包世华主编. 结构力学基本教程(第2 版).  北京:高等教育出版社. 2006

[6]  李廉锟主编.  结构力学(上)(第3 版).  北京:高等教育出版社. 1996

[7]  苏振超主编.  建筑力学.西安:西安交通大学出版社. 2012

[8]  沈养中主编.  建筑力学.  北京:中国建筑工业出版社. 2010

[9] 于英主编.  建筑力学. (第2 版)北京:中国建筑工业出版社. 2007

常见问题

建筑力学课程难学么?A :  按照要求学习及做作业及测试题,难度不大。