《结构力学》教学大纲

《结构力学》教学大纲

课程名称：结构力学

适用班级：土木工程17专升本 ；工程管理17专升本；建筑工程技术17专科

辅导教材：《结构力学》（第六版）李廉坤主编 高等教育出版社

一、本课程的地位、任务和作用

本课程是土建类专业的一门技术基础课程，在专业技术类课程体系的学习中起到承上启下的作用。课程的主要任务是根据力学原理研究在外力和其他外界因素作用下杆系结构的内力和变形，结构的强度与刚度问题及其组成规则。通过课程的学习，使学生掌握平面杆系结构的力学基本力学原理和计算方法，理解各类平面杆系结构的受力特点和变形特性，为学习后续专业技术课程以及进行结构设计、工程管理和科学研究打好基础。初步培养学生对土建类工程问题的分析能力与计算能力，进一步开拓学生的自学能力和表达能力。

二、本课程的相关课程

先修课程：《高等数学》、《大学物理》、《工程力学》等。

三、本课程的基本内容及要求

第一章 结构力学概述

理解结构力学研究对象的特点，认识课程学习的任务和目的；

认识工程结构承受的荷载，理解工程结构计算简图确定的依据和内容；

认识结构的分类，理解各类平面杆系结构的基本特点。

第二章 平面杆系的机动分析

理解几何不变体系与几何可变体系的特点；

掌握平面杆系的计算自由度的基本计算方法，理解体系计算自由度与几何构造的关系。

掌握平面杆系的几何构造分析，认识几何构造与静定性的关系。

第三章 静定结构的特性及其内力计算

掌握静定梁与静定刚架的内力计算方法，理解静定结构的特性；

掌握静定平面桁架的内力特点及其计算方法，理解一般组合结构的计算。

理解静定拱的内力特点，认识三铰拱的合理轴线。

第四章 结构的位移计算

理解刚体体系与变形体系的虚功原理及其工程应用；

掌握单位荷载法的计算原理与公式组成； 掌握图乘法计算静定梁与静定刚架截面的位移与转角；

理解线弹性结构的互动定理及其应用。

第五章 超静定结构的特性及其内力计算

掌握超静定次数的概念及其确定方法；

理解力法的基本未知量、基本结构、计算原理与典型方程，熟悉力法的计算过程；

理解对称结构的内力与变形特点及其应用；

熟悉超静定结构的特性及其与静定结构的区别；

掌握等截面直杆的转角位移方程的组成与特点，理解位移法的基本未知量、基本结构、计算原理与典型方程，熟悉位移法的计算过程。

四、习题数量及要求

以选择题、分析题与计算题为主，针对课程内容适时进行讨论。

五、教学方式与考核方式

教学方式：面授辅导、平时作业

考核方式：考勤、作业和考试

六、几点说明

推荐教材和主要参考书：

推荐教材：《结构力学》，李廉坤主编，高等教育出版社，2017

主要参考书：

1.《结构力学教程（I）》，龙驭球等主编，高等教育出版社，2010

2.《结构力学（I）》，王焕定等编著，高等教育出版社，2000

3.《结构力学》，郭长城主编，中国建筑工业出版社，1995

《结构力学》复习范围

一、单项选择题

1、结构力学的主要研究对象为杆系结构，下列结构不属于杆系结构类型的是（ ）

A 排架结构； B 空间桁架结构； C 薄膜结构； D 悬索结构

2、右图所示体系的几何组成为（ ）

A 常变体系 B 无多余约束的几何不变体系

C 瞬变体系 D 有多余约束的几何不变体系

3、在支座移动的影响下，静定结构的内力与变形特点是（ ）

A 无变形，无位移，无内力 B 有变形，有位移，有内力

C 有变形，有位移，无内力 D 无变形，有位移，无内力

4、根据对称性，右图所示静定桁架腹杆1、2的轴力分别为（ ）

A 0、0； B /3F、/3F； C F、F； D /3F、-/3F 5、如图所示静定刚架弯矩图形状正确的是（ ）

6、结构位移计算的图乘法可用于的结构为（ ）

A 曲梁(曲杆结构)与变截面梁； B 拱结构；

C 任意平面杆件结构； D 由等截面直杆组成的结构

7、下列说法错误的是（ ）

A力法基本未知量的个数等于结构的超静定次数；

B力法与位移法典型方程中，主系数恒为正，副系数可为正、负或零；

C多跨静定梁若附属部分受力，则只有附属部分产生内力；

D位移法的基本未知量的确定与结构是否静定无关。

8、下图示刚架中，支座B的位移Δ引起B截面的角位移（顺时针为正）为（ ）

A. Δ/h； B. -Δ/h； C. Δ/L； D. -Δ/L

9、下图所示同一结构的两种受力与变形状态，根据功的互等定理可以得出（ ）

题一 2图

题一 4图

题一 5图

A 1122 B 1221 C 1112 D 2122

10、对比下图(a)和图(b)两个刚架的关系是（ ）

A 内力相同, 变形也相同 B 内力相同, 变形不同

C 内力不同, 变形相同 D 内力不同, 变形也不同

11、结构力学的主要研究对象为杆系结构，下列结构不属于杆系结构类型的是（ ）

A 刚架结构； B薄膜结构； C桁架结构； D 空间网架结构

12、三个刚片用三个铰两两相联，所得的体系（ ）

A一定为几何不变体系； B一定为几何瞬变体系；

C一定为几何常变体系； D不能确定。

13、在温度改变的影响下，静定结构将（ ）

A 有内力、有位移； B 无内力、有位移；

C 有内力、无位移； D 无内力、无位移。

14、下图 a 结构的最后弯矩图为（ ）

A 图 b； B 图 c ； C 图 d ； D 都不对

15、位移法典型方程实质是( )

A 位移条件； B 平衡条件； C 物理条件； D 平衡条件和位移条件。

16、变形体虚功原理（ ）

A 只适用于静定结构； B 只适用于线弹性体；

C 只适用于超静定结构； D 适用于任何变形体系。

17、下列对力法与位移法典型方程中系数项的描述错误的是（

）

A力法典型方程，系数ij表示单位多余未知力1jX单独作用时所引起的沿iX方向的位移；

B力法典型方程，系数ij表示单位多余未知力1iX单独作用时所引起的沿jX方向的位移；

C位移法典型方程，系数ijr表示仅附加约束j发生单位位移1jZ所引起附加约束i的反力； D力学与位移法典型方程中的系数项ii 和iir均恒为正值。

18、下列对静定结构的说法正确的是（ ）

A静定拱结构是指轴线为曲线的静定梁；

B静定平面刚架在外力作用下，连接多个杆段的刚结点，各杆之间相对夹角将为改变；

C不计结构自重情况下，多跨静定梁若附属部分受力，则只有附属部分产生内力；

D不计结构自重情况下，多跨静定梁若仅基本部分受力，则附属部分不产生内力。

19、图示对称桁架中，a杆的轴力为（ ）

A. 0； B. -p； C. p； D.

32p

20、下图(a)所示超静定结构若选(b)为基本结构，则力法方程组中的第一方程为（ ）

A δ11X1+δ12X2= B δ11X1+δ12X2+Δ1Δ=0

C δ11X1+δ12X2=- D δ11X1+δ12X2+Δ1Δ=

二、分析题

1、对下列各体系进行几何组成分析，并简要说明理由

2、判定下列平面杆系结构的超静定次数，并简要说明原因

3、上图所示超静定刚架，横梁EA=∞，确定用位移法求解的基本未知量类型及其个数，并绘制位移法的基本结构图。

三、判断题

1、若三铰拱上所有截面的弯矩都等于零而且只有轴力，则这时的拱轴线称为合理拱轴线。（ ）

2、位移法计算结构内力时，只适用于超静定结构。（ ）

3、虚功原理不涉及材料的物理性质，因此它适用于任何固体材料。（ ）

4、n 次超静定结构，任意去掉n个多余约束均可作为力法基本结构。（ ）

5、超静定结构在荷载直接作用下，其内力与结构材料属性的相对值有关，而变形与其绝对值有关。（ ）

6、静定三铰拱在竖向荷载作用下的支座水平推力与拱高成正比。（ ）

7、虚功原理的应用之一虚位移原理建立的是满足变形条件下结构的力的平衡方程。（ ）

8、力法典型方程中系数矩阵的主系数的值可能为正、负或零。（ ）

9、静定结构在产生支座沉降时，其位移与结构的刚度有关。（ ）

10、计算自由度W=0的体系都是几何不变体系。（ ）

四、计算题

1、绘制图示静定平面刚架的弯矩图和剪力图，写出简要计算过程。

4m2mP=5kNq=10kN/m2mABC PPP1234ABCaaaa 题四1图 题四2图

2、用联合法求图示静定桁架指定杆件截面1、2、3、4的内力。

3、用力法求解上图所示超静定结构(各杆件EI相同且为常数)，绘制其弯矩图(写出简要解题步骤)。

题四 3图 4、用图乘法求图示静定刚架横梁中点的竖向位移，各杆长均为l，EI相同。

PABCD 5、用图乘法求下图所示静定三铰刚架截面C的转角位移φc，均布荷载q=2kN/m，各杆长均为l=4m，各杆抗弯刚度EI相同。

题四 5图