建筑力学课程学习指导书.

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《建筑力学》课程

学习指导书

宁永胜 编

■ 课程内容与基本要求

《建筑力学》主要包括静力学基础，平面任意力系的简化与平衡，平面体系的几何组成分析，各类基本构件的强度、刚度及稳定性问题，静定结构的内力计算和位移计算，超静定结构的内力计算等内容。通过本课程的学习，要求学生熟悉各类常用杆类构件的受力特性，能够利用建筑力学的基本原理和方法，解决实际建筑工程中一些杆件结构构件的强度、刚度和稳定性设计问题等，并为后续的结构类专业课程打下坚实的力学知识基础。

■ 课程学习进度与指导

章节 课程内容 建议学时 学习指导

模块一 导学、静力学基础及平面任意力系的平衡 6学时 以课件学习为主，重点掌握静力学基本公理及平面任意力系的平衡计算

模块二 平面体系的几何组成分析 2学时 以课件学习为主，重点掌握无多余约束几何不变体系的组成规则并能够利用这些规则进行体系的几何组成分析。

模块三 各类基本构件的强度、刚度和稳定性问题 6学时 以课件学习为主，重点掌握拉压杆的应力、变形及强度计算和平面弯曲杆件的应力及强度计算。

模块四 静定结构的内力、位移计算* 9学时 以课件学习为主，重点掌握静定梁、静定刚架的内力图绘制、静定桁架的内力计算和静定结构的位移计算。

模块五 超静定结构的内力计算* 8学时 以课件学习为主，重点掌握超静定梁和刚架内力计算的力法、位移法和力矩分第 2 页 共 15 页 配法。

模块一 静力学基础及平面任意力系的平衡

一、学习目标：了解建筑力学的研究对象与任务；掌握刚体、力、平衡、力矩、力偶、约束等基本概念；熟练掌握静力学的四个基本公理及其两个推论；了解工程中常见的约束类型，并掌握各类约束的约束特点及其约束力；熟练掌握平面任意力系的简化及平衡计算。

二、学习内容：建筑力学的研究对象与任务；刚体、弹性体及其基本假定；力、力矩、力偶及其性质；约束与约束反力；受力分析与受力图；平面任意力系的简化；平面任意力系的平衡条件及平衡计算。

三、本章重点、难点：静力学的四个基本公理及其推论；平面任意力系的简化与平衡计算。

四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。

模块二 平面体系的几何组成分析

一、学习目标：领会几何不变体系、几何可变体系、瞬变体系和刚片、约束、自由度等基本概念；熟练掌握无多余约束几何不变体系的组成规则及体系几何组成分析的方法；了解结构的几何特性与静力特性的关系。

二、学习内容：几何组成分析的基本概念；无多余约束几何不变体系的组成规则；体系几何组成分析的方法及示例；结构的几何特性与静力特性的关系。

三、本章重点、难点：利用无多余约束几何不变体系的组成规则进行体系几何组成分析的方法。

四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。

模块三 各类基本构件的强度、刚度及稳定性设计

一、学习目标：了解杆件变形的基本形式；掌握拉压杆和平面弯曲杆件横截面上的内力、应力计算；掌握拉压杆件的应变和变形；熟练掌握拉压杆与平面弯曲杆件的强度设计；了解轴压杆的稳定性设计。

二、学习内容：杆件变形的基本形式，杆件的内力与应力的概念；拉压杆的内力、应力及其强度计算；拉压杆的应变与变形，轴压杆的稳定性；截面的几何性质；平面弯曲杆件的内力、应力及其强度条件。

三、本章重点、难点：拉压杆的应力和变形计算及其强度计算；平面弯曲杆件的应力及其强度计算。

四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。

模块四 静定结构的内力、位移计算

一、学习目标：掌握静定梁、静定平面刚架、静定平面桁架等的内力计算，熟练掌握静定梁和静第 3 页 共 15 页 定刚架内力图绘制的各种方法和技巧；掌握静定结构的特性；领会变形体系虚功原理；掌握结构位移计算的一般公式及荷载作用引起的位移计算；熟练掌握图乘法计算位移。

二、学习内容：单跨静定梁、多跨静定梁、静定平面刚架、静定平面桁架的内力计算及内力图的绘制，静定结构的特性；变形体系虚功原理，结构位移计算的一般公式，荷载作用引起的位移计算，图乘法计算位移。

三、本章重点、难点：静定梁与静定刚架的内力计算及内力图的绘制；静定平面桁架的内力计算，图乘法计算静定结构由荷载引起的位移。

四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。

模块五 超静定结构的内力计算

一、学习目标：掌握超静定结构的概念及超静定次数的确定；掌握等截面直杆的形常数和载常数；掌握力法、位移法、力矩分配法的基本概念；熟练掌握超静定梁和刚架的力法计算、无侧移结构的位移法及力矩分配法计算，熟练掌握利用对称性简化计算。

二、学习内容：超静定结构的概念及超静定次数的确定；力法的基本概念，力法典型方程的建立，力法计算超静定梁和刚架；利用对称性简化计算；等截面直杆的形常数和载常数；位移法的基本概念、位移法典型方程的建立，位移法计算连续梁和无侧移刚架；力矩分配法的基本概念和基本运算，力矩分配法计算连续梁。

三、本章重点、难点：力法计算超静定梁和刚架；位移法计算连续梁和无侧移刚架；力矩分配法计算连续梁；利用结构的对称性简化计算。

四、建议学习策略：听视频课件、做在线测试、讨论交流等。

■ 课程习题

一、单项选择题

1、对于作用在刚体上的力，哪一个不是其三要素？ （ ）

A．大小 B．方向 C．作用点 D．作用线

2、将一个合力分解为两个分力，其结果有几个？ （ ）

A．一个 B．两个 C．三个 D．无数个

3、约束力沿接触面的公法线方向且指向被约束物体的约束是 （ ）

A．柔索约束 B．光滑面约束 C．圆柱铰链约束 D．辊轴支座约束

4、在图示三铰刚架中，若不计各杆自重，则AC杆和BC杆 （ ）

A．都不是二力杆 B．都是二力杆

C．只有AC杆是二力杆 D．只有BC杆是二力杆 第 4 页 共 15 页 5、某平面任意力系向O点简化，得到如图所示的一个力RF和一个力偶矩为MO的力偶，则该力系简化的最后结果为 （ ）

A．合力偶 B．作用在O点的一个合力

C．作用在O点上边某点的一个合力 D．作用在O点下边某点的一个合力

6、平面任意力系的三个平衡方程的形式不可能是 （

）

A．三个投影方程

B．两个投影方程和一个力矩方程

C．一个投影方程和两个力矩方程 D．三个力矩方程

7、平面内的一个点有几个自由度？ （ ）

A．1个 B．2个 C．3个 D．4个

8、能作为建筑结构使用的是什么体系？ （ ）

A．瞬变体系 B．常变体系 C．几何可变体系 D．几何不变体系

9、连接三个刚片的复铰为几个约束？ （ ）

A．2个 B．3个 C．4个 D．6个

10、两刚片用三根延长线交于一点的链杆相连组成 （ ）

A．无多余约束的几何不变体系 B．有一个多余约束的几何不变体系

C．常变体系 D．瞬变体系

11、在几何不变体系上拆除二元体，得到的新体系为 （ ）

A．几何不变体系 B．无多余约束的几何不变体系

C．瞬变体系 D．常变体系

12、杆件在图示荷载作用下将发生哪种变形形式？ （ ）

A．轴向拉伸 B．剪切 C．扭转 D．弯曲

13、若拉压杆横截面上的正应力为σ，则其上发生最大切应力的斜截面与横截面的夹角及最大切应力值分别为 （ ）

A．30°，σ/2 B．45°，σ/2 C．0°，σ D．45°，σ

14、两根长度和横截面面积均相等的不同材料杆件，若其材料弹性模量分别为E1和E2，且E1＞E2，它们在相同的轴向拉力作用下，产生的应力和轴向变形分别为σ1、Δl1和σ2、Δl2。下列关系正确的是 （ ）

A．σ1= σ2，Δl1 = Δl2 B．σ1＜σ2，Δl1＜Δl2

C．σ1 = σ2，Δl1＜Δl2 D．σ1=σ2，Δl1＞Δl2

15、截面对形心轴的哪个几何量一定等于零？ （ ） O MO

题一、6图 F

题一、5图 A B C

题一、12图 F F 第 5 页 共 15 页 A．静矩 B．惯性矩 C．极惯性矩 D．惯性积

16、x1轴和x2轴相互平行，其中x1轴为图示矩形截面的形心轴，则截面对这两轴惯性矩的关系是

（ ）

A．Ix1 = Ix2 B．Ix1＜Ix2 C．Ix1＞Ix2 D．不确定

17、根据图示剪力和弯矩引起的微段变形，可知其正负号是 （

）

A．剪力和弯矩均为正

B．剪力和弯矩均为负

C．剪力为正，弯矩为负

D．剪力为负，弯矩为正

18、关于矩形截面梁横截面中性轴上的应力，正确的论述是

（ ）

A．弯曲正应力最大，弯曲切应力等于零

B．弯曲正应力等于零，弯曲切应力最大

C．弯曲正应力和弯曲切应力都最大

D．弯曲正应力和弯曲切应力都等于零

19、在集中力偶作用处，梁的剪力图和弯矩图如何变化？