课程概述

一、本课程的性质和目的

结构力学是城市地下空间工程专业、土木工程专业的一门主要的专业基础课，是在学习理论力学和材料力学的基础上，进一步了解和掌握杆件结构的计算原理和方法，熟悉各类结构的受力特点和性能，培养结构分析和计算的能力。



证书要求

平时成绩占30%包括：1.签到，2.观看视频情况， 3. 完成作业情况，

期末考试成绩占70%

总成绩满分100分，60分及格

预备知识

以高等数学，理论力学，材料力学知识为基础

授课大纲

课时

  • 第一章 绪论 学时：2学时（讲课2学时）
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  • 本章讲授要点：结构力学的研究对象和任务；平面杆件结构和荷载的分类；结构计算简图概念及确定计算简图的原则。
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  • 重点：结构力学的研究对象和任务；结构计算简图概念及确定计算简图的原则。
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  • 难点：确定计算简图
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  • 第一节 结构力学的研究对象和任务
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  • 第二节 结构的计算简图
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  • 第三节 平面杆件结构和荷载的分类
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  • 第四节 结构力学的学习方法
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  • 习题：3题
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  • 第二章 平面体系的几何组成分析 学时：4学时（讲课3学时，习题1学时）
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  • 本章讲授要点：几何不变体系的基本组成规律；对体系几何组成的分析和判定；静定结构和超静定结构的几何组成特征。
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  • 重点：运用无多余约束的几何不变体系的三个简单组成规则分析一般体系的几何组成。
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  • 难点：三刚片体系中虚铰在无穷远处的情况。
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  • 第一节 概述
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  • 第二节 几何不变体系组成规则及体系分析举例
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  • 习题：6题
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  • 第三章 静定结构的内力计算 学时：10学时（讲课8学时，习题2学时）
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  • 本章讲授要点：梁、刚架的内力计算及内力图的绘制；多跨静定梁、静定平面刚架、三铰拱、受弯杆件与桁架杆件组合结构的内力计算；结点法和截面法计算静定平面架内力；三铰拱的受力特点，内力图特征，合理拱轴概念及静定结构的基本特征。
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  • 重点：梁、刚架的内力计算及内力图的绘制。
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  • 难点：斜梁的内力计算和内力特点。
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  • 第一节 静定结构概述
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  • 第二节 静定梁
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  • 第三节 静定平面刚架
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  • 第四节 三铰拱
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  • 第五节 静定平面桁架
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  • 第六节 静定组合结构
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  • 第七节 静定结构的特性
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  • 习题：16题
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  • 第四章 静定结构的位移计算 学时：8学时（讲课6学时，习题2学时）
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  • 本章讲授要点：虚功原理；单位荷载法；结构位移的一般公式；静定结构在荷载作用下及由于支座位移、温度改变所引起的位移计算；图乘法求结构位移；线性变形体系的四个互等定理。
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  • 重点：静定结构在荷载作用下的位移计算；尤其是图乘法求梁和刚架的位移。
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  • 难点：虚功原理及虚功方程；结构位移的一般公式。
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  • 第一节 概述
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  • 第二节 虚功原理
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  • 第三节 结构位移计算的一般公式
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  • 第四节 静定结构在荷载作用下的位移计算
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  • 第五节 图乘法
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  • 第六节 静定结构由于支座位移、温度改变所引起的位移
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  • 第七节 线性变形体系的互等定理
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  • 习题：10题
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  • 第五章 力法 学时：10学时（讲课8学时，习题2学时）
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  • 本章讲授要点：力法的基本原理及基本结构的选取原则；力法方程及系数、自由项的物理意义；力法方程的建立、系数和自由项的计算；在荷载、支座移动、温度改变等外因作用下用力法计算各种超静定结构的方法和步骤；利用对称性的简化计算；超静定结构的位移计算；超静定结构最后内力图的校核。
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  • 重点：超静定结构的两个特性；力法典型方程；力法基本结构的合理选择；超静定结构的位移计算。
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  • 难点：力法基本结构的合理选择。
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  • 第一节 超静定结构的概念
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  • 第二节 力法的基本原理
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  • 第三节 超静定次数的确定与基本结构
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  • 第四节 力法典型方程
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  • 第五节 力法的计算步骤和举例
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  • 第六节 超静定结构的位移计算
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  • 第七节 超静定结构最后内力图的校核
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  • 第八节 对称性的利用
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  • 第九节 温度改变时超静定结构的计算
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  • 第十节 支座位移时超静定结构的计算
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  • 第十一节 超静定结构的特性
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  • 习题：12题
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  • 第六章 位移法 学时：8学时（讲课6学时，习题2学时）
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  • 本章讲授要点：位移法的基本原理及基本结构的确定；位移法典型方程及系数、自由项的物理意义；运用等截面杆件的转角位移方程，确定它们在各种外因影响下的杆端弯矩和杆端剪力；利用基本结构建立位移法典型方程及系数、自由项的计算；荷载作用下位移法解超静定梁和刚架，以及对称性的利用。
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  • 重点：位移法的基本原理及基本结构的确定；荷载作用下位移法解超静定梁和刚架。
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  • 难点：位移法典型方程的物理意义。
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  • 第一节 位移法的基本概念
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  • 第二节 位移法的基本未知量及基本结构
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  • 第三节 等截面直杆的计算
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  • 第四节 位移法典型方程及举例
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  • 第五节 用位移法计算连续梁和无侧移刚架
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  • 第六节 用位移法计算有侧移刚架
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  • 第七节 用剪力分配法计算等高铰结排架
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  • 第八节 对称性的利用
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  • 习题：9题
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  • 第七章 力矩分配法 学时：6学时（讲课4学时，习题2学时）
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  • 本章讲授要点：转动刚度、分配系数、传递系数的概念；用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架，并绘制内力图。
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  • 重点：力矩分配法的基本概念、基本原理；用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。
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  • 难点：用力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架。
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  • 第一节 力矩分配法的基本概念
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  • 第二节 用力矩分配法计算多结点连续梁和无侧移刚架
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  • 习题：6题
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  • 第八章 影响线 学时：6学时（讲课6学时）
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  • 本章讲授要点：影响线的概念；作静定梁的反力和内力影响线(静力法和机动法)；影响线为三角形时，能确定行列荷载的最不利荷载位置及相应的量值；简支梁绝对最大弯矩的计算和绘制其内力包络图的方法；用机动法确定连续梁内力影响线的形状及均布荷载的最不利分布。
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  • 重点：影响线的概念；作静定梁的反力和内力影响线(静力法和机动法)； 简支梁绝对最大弯矩的计算；内力包络图的概念。
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  • 难点：用机动法确定连续梁内力影响线的形状及均布荷载的最不利分布。
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  • 第一节 影响线的概念
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  • 第二节 用静力法作静定梁的影响线
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  • 第三节 用机动法作静定梁影响线
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  • 第四节 影响线的应用
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  • 第五节 简支梁的内力包络图和绝对最大弯矩
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  • 第六节 超静定梁的影响线
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  • 习题：6题
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  • 第九章 矩阵位移法 学时：10学时（讲课6学时，上机4学时）
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  • 本章讲授要点：矩阵位移法的解题思路和步骤；单元刚度矩阵、总刚度矩阵中元素的物理意义；连续梁、刚架的结构刚度矩阵的形成及计算综合结点荷载的方法；矩阵位移法的计算步骤，用先处理法计算连续梁和刚架。
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  • 重点：矩阵位移法的基本原理和基本思路；连续梁、刚架的结构刚度矩阵的形成及计算综合结点荷载的方法；矩阵位移法的先处理法。
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  • 难点：连续梁、刚架的结构刚度矩阵的形成及计算综合结点荷载的方法；矩阵位移法的先处理法。
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  • 第一节 概述
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  • 第二节 局部坐标系下的单元刚度矩阵
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  • 第三节 整体坐标下的单元刚度矩阵
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  • 第四节 矩阵位移法的先处理法
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  • 第五节 非结点荷载的处理、等效结点荷载
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  • 第六节 电算程序及应用
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  • 习题：8题
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  • 第十章 结构的动力计算 学时：6学时（讲课6学时）
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  • 本章讲授要点：运动方程的建立；单自由度结构振动计算；多自由度结构振动计算。
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  • 重点：结构动力分析的基本概念和分析方法；单自由度结构自由振动计算。
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  • 难点：多自由度结构自由振动计算及受迫振动分析计算。
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  • 第一节 概述
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  • 第二节 单自由度体系的自由振动
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  • 第三节 单自由度体系的受迫振动
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  • 第四节 两个自由度体系的自由振动
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  • 第五节 两个自由体系度在简谐荷载作用下的受迫振动
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  • 习题：6题
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  • 第十一章 结构的稳定性计算 学时：5学时（讲课5学时）
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  • 本章讲授要点：稳定计算的基本概念和计算方法
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  • 重点：用静力法和能量法计算结构的稳定性
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  • 难点：能量法计算稳定性的概念和方法
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  • 第一节 稳定性问题概述
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  • 第二节 静力法计算体系的稳定
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  • 第三节 能量法计算体系的稳定
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  • 第四节 用矩阵位移法计算刚架的稳定
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  • 第十二章 结构的极限荷载 学时：5学时（讲课5学时）
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  • 本章讲授要点：极限弯矩、塑性铰的概念，超静定梁的极限荷载计算方法
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  • 重点：极限荷载的概念和分析方法
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  • 难点：极限荷载的计算方法
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  • 第一节 概述
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  • 第二节 极限弯矩、塑性铰和极限状态
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  • 第三节 超静定梁的极限弯矩
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  • 第四节 判定极限荷载的一般定理
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参考资料

1、杨茀康、李家宝主编.《结构力学》（上、下）.北京：高等教育出版社，1998

2、李廉锟主编.《结构力学》（上、下）.北京：高等教育出版社，1996

3、Ghali A,Nevilli A M.Structural anlysis.3rd ed.London,New York:Chapman and Hall,1989

4、徐新济、李恒增编著.《结构力学学习方法及解题指导》.上海:同济大学出版社,2002、10


常见问题

【Q】：请问课程难吗？

【A】：如果你的先修课程高等数学、线性代数、理论力学和材料力学学得不好，那么难度比较大。不过，结构力学是一门自身体系性比较完整的课程，涉及到先修课的知识不算多。

 

 

【Q】：本课程适合哪些人选修？

【A】：城市地下空间专业（结构工程、岩土工程、市政工程、防灾减灾工程及防护工程、桥梁与隧道工程等）及其它相关专业的本专科、研究生，以及从事土建类工程技术人员等。

 

【Q】：本课程学习过程中遇到问题怎么办？

【A】：学员可以在“讨论区”中发帖提问，也可以参加老师或其他学员发起的讨论。其中，“课堂讨论区”中的发帖、回复、评论会算入课程的讨论区得分。

 

【Q】：课程结束后，我还能继续看到课程内容吗：

【A】：不能，本期课程结束后就关闭了，但你可以报名下一次开课，届时会收到开课邮件提醒。

 

 

【Q】 :  如何学习本课程？

【A】 :  建议同学们先用PPT预习，再看视频讲解，视频中讲到例题时建议同学们暂停视频，先自己做，再听讲解。在学习视频的过程中不建议快进，以免遗漏知识点。

 

【Q】： 请问这门慕课提供什么资源？

【A】：提供与视频相配套的完整PPT，还提供丰富的随堂练习题目（一般在视频讲解完的下一周上传答案）和单元测试题库（测试答案提交后可见）也是本课程的一大特色，使您在学习的同时可以通过多个练习题加强对知识的理解和巩固。

 

【Q】： 注册晚了怎么办？

【A】：各周内容可以按自己的节奏延迟学习，只要按时完成单元测验和期末考试，不会影响成绩。

 

【Q】：本课程的教学视频、电子教案文档、阶段性测试、期末考试什么时间更新？

【A】：本课程的教学视频、随堂测试、电子教案文档会及时发布，阶段性测试和期末考试将会根据课程进度在指定的日期内发布，在指定的截止时间之前要求大家提交。如果对此你有任何异议，可以在答疑区提出，我们会根据你的建议适当修改。