《建筑力学》课程教学大纲

-1-《建筑力学》课程教学大纲第一部分大纲说明一、课程的性质、教学目的、任务和教学基本要求1、课程的性质、教学目的《建筑力学》是工业与民用建筑专业的一门重要技术基础课。学习本课程的目的是让学生掌握建筑力学的基本概念和基本理论，学会运用建筑力学的知识去分析工程实际中的有关问题并为学习专业课程和进一步学习准备条件。2、教学任务本课程的任务是使学生具备建筑力学的基础知识，掌握正确的受力分析和力系的破坏平衡条件。对工程结构中杆件的强度问题具有明确的概念和一定的计算能力。初步掌握杆件体系的分析方法，初步了解常用结构形式的受力性能。掌握各种结构在荷载作用下维持平衡的条件以及承载能力的计算方法，为解决工程实际问题提供理论基础，使所设计的构件即安全合理，又经济实用。3、教学基本要求建筑力学包括静力学、材料力学和结构力学三部分内容。对电视中专工民建专业的学员，其基本要求为：（1）（1）初步具备将简单的杆件结构简化为计算简图的能力；（2）会从简单的物体系中选取脱离体并画出其受力图；（3）能熟练地运用平衡方程求解单个物体和简单物体系的平衡问题；（4）能熟练地分析单个杆件的内力并绘制内力图；（5）会运用强度条件进行单个杆件的截面选择和强度校核，并能进行刚度和稳定性校核；（6）能分析简单结构的几何组成，确定超静定次数；（7）了解平面静定结构的受力性能；（8）会用图乘法计算简单结构的位移；（9）初步掌握力法、力矩分配法的基本原理和基本计算；（10）具备材料力学试验的初步知识。二、本课程与相关课程的衔接、配合关系在建筑力学的学习过程中，经常会遇到数学、物理等先修课程的知识，因此，在学习中应根据需要对上述课程进行必要的复习，并在运用中得到巩固和提高。在后续课程中，建筑力学又是建筑结构、地基基础和施工技术等课程的基础。三、课程各部分内容的内在联系-2-《建筑力学》课程分上、下两册。上册为第一篇：力系的合成与平衡。主要讨论力系的合成与平衡，是结构受力分析的基础；第二篇：杆件的强度、刚度和稳定性。主要研究杆件在各种基本变形时的强度和刚度以及压杆的稳定性问题；下册为第三篇：结构的内力和变形计算。是属于结构力学部分的知识。主要研究平面刚架的内力和变形计算。在这三部分内容中，第一部分是建筑力学基本知识，第二、三部分则是各种构件及结构设计的理论基础。四、教学方法和教学形式的建议1、教学方法本课程是一门理论性和实践性很强的课程。课堂教学要注意启发式，引导学生积极思考，反对注入式教学方法。学习本课程时要注意理解它的基本原理，掌握它的分析方法和解题思路特别是要学会从这些具体方法中学习分析问题的一般方法，切记死记硬背；另外，还要让学生多做练习，以加强理解和记忆。2、教学形式学习本课程时应开展多种形式的教学活动。可以聘请专职或兼职教师进行面授或集中辅导。3、实践性环节教学要求建筑力学的基本理论和知识在建筑结构和构件的承载能力计算中是不可缺少的基础，是从事建筑设计和施工的工程技术人员必不可少的基础理论知识。因此，在学习时注意理论联系实际。通过施工现场的参观、实习来了解实际工程中的力学问题、结构布置、配筋构造、施工工艺等。四、特殊说明1、教学媒体设置及要求本课程的教学媒体包括主教材、学习辅导教材。主教材在内容上应该符合本大纲的要求，符合电视中专层次的要求。学习辅导教材应该结合主教材的知识进行编写。2、课程的教学要求层次本课程有关定义、定理、性质、特征等概念的内容可按“知道、理解、掌握”三个层次要求，有关计算公式、法则、解题方法等可按“会、掌握、熟练掌握”三个层次要求。3、本大纲的适用范围本大纲适用于高中毕业生，学制为两年的工民建专业，也适用于初中毕业生，学制为三年的工民建专业。其它专业可参照执行。-3-4、教学中应注意的问题（1）注意和其他课程的关系；（2）注意理论联系实际；（3）注意分析方法和解题思路；（4）注意多练习。第二部分大纲本文第一篇力系的合成与平衡第一章力的基本知识和物体的受力分析Ⅰ、教学目的及教学要求本章主要研究力的基本知识和物体的受力分析。其目的是应用力系的平衡条件，根据已知力求出结构的支座反力，为下一步的结构计算打好基础。教学要求：在明确力的概念、平衡的概念、静力学公理、常见约束及相应约束反力的基础上，能对单个物体和简单的物体系统进行正确的受力分析并绘出受力图。Ⅱ、教学内容1、力和平衡2、静力学公理3、约束与约束反力4、受力图5、荷载Ⅲ、教学建议在学习本章内容时应该在掌握力的概念、静力学公理以及常见约束的基础上，进行物体的受力分析。所以，理解基本概念和基本理论很重要。在分析两物体间的相互作用力时，要注意作用力与反作用力之间的关系。作用力的方向一旦确定，反作用力的方向就必定与它相反，不能再随意假设。在画物体系的受力图时，注意不要画两物体间的相互作用力。第二章平面汇交力系Ⅰ、教学目的及教学要求本章研究用几何法和解析法求解平面汇交力系的合成和平衡问题。其目的是让学生掌握应用平衡方程求解平面汇交力系的平衡问题。教学要求：掌握平面汇交力系的三角形法则，力的多边形法则以及平衡的几何条件；掌握在坐标轴上的投影和合力投影定理；能熟练运用解析法求解平面-4-汇交力系。Ⅱ、教学内容1、平面汇交力系合成的几何法；2、平面汇交力系平衡的几何条件；3、平面汇交力系合成的解析法；4、平面汇交力系平衡的解析条件。Ⅲ、教学建议在学习本章内容时，最关键还在于对物体进行受力分析。要把研究对象分离出来，分析作用在它上面有哪些力？哪些是已知的，哪些是未知的，弄清其方向。然后根据前面一章学过的知识确定未知量。所以，学习时注意前后联系。第三章力对点的矩·平面力偶系Ⅰ、教学目的及教学要求本章研究力对点的矩的概念及其计算，还研究组成力系的力偶。其目的是这些知识不仅在实际中有重要意义，而且还为学习下一章平面一般力系打下基础。教学要求：掌握力矩的概念和计算，合力矩定理及其应用；掌握力偶的概念、力偶的基本性质以及平面力偶系的合成和计算。Ⅱ、教学内容1、力矩2、力偶3、平面力偶系的合成和平衡Ⅲ、教学建议学习本部分内容时注意理解力矩和力偶的概念，特别是力偶的概念与力的不同，力偶有其自身的特点。第四章平面一般力系Ⅰ、教学目的及教学要求本章是静力学的重点章节。主要研究平面一般力系的合成和平衡问题。平面一般力系是工程实际中最常见也是最重要的力系。学习的目的是让学生应用平面一般力系的平衡方程求解物体的约束反力。教学要求：要求掌握力的平移定理和平面一般力系的简化结果；能熟练应用平面一般力系的平衡方程求解单个物体和简单物系的约束反力；了解考虑滑动摩擦时的平衡问题。Ⅱ、教学内容-5-1、力的平移定理2、平面一般力系向平面内任一点的简化3、平面一般力系简化结果的讨论4、平面一般力系的平衡条件及平衡方程5、平面平行力系的平衡方程6、物体系统的平衡7、考虑摩擦力时物体的平衡Ⅲ、教学建议学习本部分内容时，可结合实际工程中常见力学问题学习。课后多做练习，以加深理解和记忆。第二篇杆件的强度、刚度和稳定性第五章轴向拉伸与压缩Ⅰ、教学目的及教学要求本章主要研究杆件在轴向拉伸和压缩时内力和应力的计算、强度条件和变形计算；研究材料在进行轴向拉、压试验时所表现的力学性质。其目的是为进行杆件的强度、刚度和稳定性计算打下基础。教学要求：掌握用截面法求内力的方法和步骤，能熟练绘出杆、柱的轴力图；熟练掌握轴向拉、压杆横截面上的应力及强度计算；熟练掌握轴向拉、压杆的变形计算和虎克定律；掌握低碳钢和铸铁在拉、压时的力学特性；了解图解法，掌握节点法和截面法求解桁架的内力。Ⅱ、教学内容1、轴向拉伸和压缩的概念2、轴向拉、压杆的内力—轴力3、轴向拉、压杆的横截面上的应力4、轴向拉、压杆的强度计算5、轴向拉、压杆的变形、虎克定律6、材料在轴向拉伸和压缩时的力学性质7、桁架的内力计算Ⅲ、教学建议本章轴向拉伸与压缩是受力构件的一种最简单、最基本的变形形式。实际工程结构中，起重机的吊索、房屋中的某些柱子、桁架中的杆件，在荷载作用下就要产生轴向拉伸或压缩变形。所以，学习时结合实际情况学习。-6-第六章剪切Ⅰ、教学目的及教学要求本章研究剪切变形的受力特点和内力，重点研究连接件的实用计算方法。其目的是为学习建筑结构课程打下基础。教学要求：了解剪切破坏和挤压破坏；初步建立剪力、剪应力的概念；学会应用实用计算的剪切强度条件和挤压强度条件，进行连接强度计算。Ⅱ、教学内容1、剪切和挤压的概念2、剪切与挤压的实用计算3、实用强度条件的应用4、焊接实用计算Ⅲ、教学建议本章内容不要求学生掌握复杂的计算过程，只要求掌握一些基本概念，熟悉实用计算，为学习建筑结构的学习作好准备。第七章扭转本章只要求一般了解园轴扭转时的应力和变形计算及其强度条件和刚度条件。第八章平面图形的几何性质Ⅰ、教学目的及教学要求本章从定义出发，主要研究平面图形的几何性质。重点是静矩、惯性矩和惯性积的概念和惯性矩的计算。其主要目的是为解决构件的强度、刚度和稳定性计算问题提供基本理论和计算式，同时，也是为建筑结构的内力计算提供理论基础。教学要求：建立平面图形的静矩、形心惯性矩、惯性积的概念；记住矩形和圆形惯性矩的计算结果；掌握惯性矩的平行移轴定理；学会应用平行移轴公式计算组合图形对形心轴的惯性矩。Ⅱ、教学内容1、静矩和形心2、惯性矩·极惯性矩·惯性积3、组合图形的惯性矩4、主惯性轴·主惯性矩Ⅲ、教学建议-7-学习本部分内容时，只要记住公式的来源和计算结果，以备以后用。第九章弯曲内力Ⅰ、教学目的及教学要求本章内容是力学部分的重点章节之一。主要研究梁的内力分析及剪力图和弯矩图的绘制。这是计算梁的强度和刚度的重要准备工作。本章的教学目的是在理解剪力和弯矩的概念的基础上，掌握剪力图和弯矩图的特征和规律，为学习后面各章内容和后续课程作好准备。教学要求：了解平面弯曲的定义；熟练地运用截面法计算梁指定横截面上的剪力和弯矩；能较熟练地分段建立剪力方程和弯矩方程并绘制内力图；能掌握简单的梁在集中力、力偶、均布荷载作用下内力图的特征和规律，并应用它们简捷地绘制内力图；学会应用叠加原理绘制弯矩图。Ⅱ、教学内容1、平面弯曲的概念2、梁的内力及内力图3、分布荷载集度q(x)、剪力Q(x)、弯矩M(x)三者间的微分关系4、用叠加法绘制梁的剪力图和弯矩图Ⅲ、教学建议学习本章内容重要的是通过大量由浅入深的练习，逐渐掌握内力图的特征和规律，逐步达到能正确地、熟练地、迅速地绘制内力图的要求。第十章弯曲应力Ⅰ、教学目的及教学要求本章内容也是本课程的重点章节之一。前一章研究梁的内力计算和内力图的绘制。只知道内力的大小还不能判断梁的强度是否能得到保证。因此，本章将研究梁弯曲时的正应力和剪应力以及与之对应的正应力强度条件和剪应力强度条件。所以，学习本章的目的是要我们知道构件在外力作用下要满足足够的强度、刚度的条件是什么，以及提高构件的抗弯强度和抗弯刚度的措施是什么。教学要求：初步了解纯弯曲时梁的正应力公式的推导过程及其平面假设；熟练地掌握梁弯曲时横截面上正应力的分布规律，横截面上各点正应力的计算及正应力强度条件的应用；了解矩形截面梁剪应力的分布规律，学会计算矩形截面梁的剪应力，学会计算工字型、圆形截面梁的最大剪应力，学会利用剪应力强度条件进行剪力强度校核。Ⅱ、教学内容-8-1、纯弯曲时梁横截面上的正应力2、梁的正应力强度计算3、梁横截面上的剪应力4、关于梁内应力的讨论5、提高梁弯曲强度的措施Ⅲ、教学建议本章是在前一章知道了结构上最大内力和最大内力位置的基础上，研究梁横截面上的应力分布规律和应力计算公式，进而建立强度条件的。因此，本章内容是前一章内容的延续，前后两章结合学习。第十一章弯曲变形Ⅰ、教学目的及教学要求本章主要研究弯曲变形的计算，目的在于建立梁的刚度条件，并为今后求解超静定梁作准备。教学要求：了解转角和挠度的概念；学会用叠加法求简单梁的挠度和转角。Ⅱ、教学内容1、梁的挠度和转角2、用叠加法计算梁的挠度和转角3、梁的刚度校核和提高弯曲刚度的措施Ⅲ、教学建议本章和前两章一样，都是讨论的弯曲变形，但这一章的难度较大，对于中专层次的学生只掌握基本概念和基本计算公式，具