《结构力学》教案 主讲教师：曹志翔 2010年8月
《结构力学》教案 主讲教师：曹志翔 2010 年 8 月
教 案（首页） 课程 课程编号 410105 名称 结构力学 总计：80学时 学分 5 其中： 类别 必修课（√） 选修课()理论课（√ 讲课：80学时 ) 实验课() 实验： 学时 任课 教师 曹志翔 职称 副教授 授课 对象 专业班级： 水工，农水，土木08本 共3个班 基本 教材 和主 教材：《结构力学》（第三版） 包世华 武汉理工大学出版社2007.12 要参 考资 参考资料：《结构力学》 李廉锟高等教育出版社 料 结构力学是水利、土木类各专业的一门重要技术基础课。 教学 结构力学是研究结构在荷载作用下的内力计算和位移计算、结构的稳定性、 目的 以及动力荷载作用下结构的反应、结构组成规则和合理组成形式等问题的一门课 要求 程。要求学生掌握上述内容的计算方法，为学生学好后续专业课程，从事本专业 的技术工作、科学研究和管理工作打好必要的力学基础。 第一章 绪论 第二章 结构的几何组成分析 第三章 静定梁 主 要 第四章 静定刚架 第五章 教 三铰拱 第六章 学 静定桁架和组合结构 第七章 静定结构总论 节 第八章 影响线 第九章 虚功原理和结构的位移计算 第十章力法 第十一章 位移法 第十二章 渐进法
教 案（首页） 课程 课程编号 410105 名称 结构力学 学 分 5 类别 必修课（ √ ） 选修课（ ） 理论课（√ ） 实验课（ ） 任课 教师 曹志翔 职称 副教授 总计：80 学时 其中： 讲课：80 学时 实验： 学时 授课 对象 专业班级： 水工，农水，土木 08 本 共 3 个班 基本 教材 和主 要参 考资 料 教材：《结构力学》（第三版） 包世华 武汉理工大学出版社 2007.12 参考资料：《结构力学》 李廉锟 高等教育出版社 教学 目的 要求 结构力学是水利、土木类各专业的一门重要技术基础课。 结构力学是研究结构在荷载作用下的内力计算和位移计算、结构的稳定性、 以及动力荷载作用下结构的反应、结构组成规则和合理组成形式等问题的一门课 程。要求学生掌握上述内容的计算方法，为学生学好后续专业课程，从事本专业 的技术工作、科学研究和管理工作打好必要的力学基础。 主 要 教 学 章 节 第一章 绪论 第二章 结构的几何组成分析 第三章 静定梁 第四章 静定刚架 第五章 三铰拱 第六章 静定桁架和组合结构 第七章 静定结构总论 第八章 影响线 第九章 虚功原理和结构的位移计算 第十章 力法 第十一章 位移法 第十二章 渐进法
第一章绪论 教学单元 授课 时 第1周 授课 方式 (请 理论课（√）讨论课()实验课()习题课() 课时 安排 2 打 其他() 授课第一章绪论 题目 结构力学研究的对象和任务 教学 目的 使学生掌握结构力学的研究对象和任务，明白结构力学和材料力学、弹性力学的 和要区别，会对简单结构能简化成简图，掌握常见荷载的分类方法，平面杆件结构的类别， 了解结构力学的学习方法，明白本课程的平时要求 本次 一、本章重点： 教学 平面杆件结构分类：梁、刚架、桁架、拱（三铰拱、两铰拱、无铰拱）、组合结 重 或难构。 荷载的分类：恒载与活载、静力荷载与动力荷载、固定荷载与移动荷载、分布与 点 集中荷载。计算简图。 二、本章难点：无 主要 方法 及手 讲授、板书 段 教学 基本 内容 计算简图简化的原则、结构体系的简化、杆件的简化、结点的简化、支座的简化 和教 (固定铰支座、铰支座、固定支座)、荷载的简化。 学过 程 作业 或思 课后思考题1,2,3,4 考题 1. 支座简化： 课后 小结 2. 桁架分类： 3. 本课程学习方法
第一章 绪论 教学单元 授课 时间 第 1 周 授课 方式 （请 打 √） 理论课（√）讨论课（ ）实验课（ ）习题课（ ） 其他（ ） 课时 安排 2 授课 题目 第一章 绪论 教学 目的 和要 求 结构力学研究的对象和任务 使学生掌握结构力学的研究对象和任务，明白结构力学和材料力学、弹性力学的 区别，会对简单结构能简化成简图，掌握常见荷载的分类方法，平面杆件结构的类别， 了解结构力学的学习方法，明白本课程的平时要求 本次 教学 重点 或难 点 一、本章重点： 平面杆件结构分类：梁、刚架、桁架、拱（三铰拱、两铰拱、无铰拱）、组合结 构。荷载的分类：恒载与活载、静力荷载与动力荷载、固定荷载与移动荷载、分布与 集中荷载。计算简图。 二、本章难点：无 主要 方法 及手 段 讲授、板书 教学 基本 内容 和教 学过 程 计算简图简化的原则、结构体系的简化、杆件的简化、结点的简化、支座的简化 （固定铰支座、铰支座、固定支座）、荷载的简化。 作业 或思 考题 课后思考题 1，2，3，4 课后 小结 1．支座简化； 2．桁架分类； 3．本课程学习方法
第二章平面体系的几何组成分析 教学单元 授课 时间 第1、2周 理论课（√）讨论课()实验课()习题课（√） 课时 (请其他() 6 打√) 安排 授课第二章 平面体系的几何组成分析 题目 几何不变与几何可变体系的概念，构造分析的目的。刚片、自由度、约束（必 教学 目的 要约束、多余约束)、铰（实铰、虚铰或瞬铰：单铰、复铰）、刚结点的概念。一个 和要点与一个刚片间的联结规则、两个刚片间的联结规则、三个刚片间的联结规则、 元体规则、瞬变体系和常变体系的概念。 、本章重点： 本次 刚片、自由度、约束（必要约束、多余约束）、铰（实铰、虚铰或瞬铰：单铰、 教学 重点复铰)、刚结点（单刚结点、复刚结点）。 或难 点 二、本章难点： 二元体规则、瞬变体系和常变体系的概念。 主要 方法 及手 板书、讲授 段 2.1. 几何组成分析的目的、几何不变体系和几何可变体系 教学 基本2.2自由度和约束 内容2. 和 3几何不变无多余约束的平面杆件体系的组成规则 学过2.4 几何组成分析举例 程 2.5 体系的计算自由度数公式 作亚 或思思考题：1,3,4,5,7,16：习题2.1a,b:2.5: 考题 二元体规则： 课后卫. 小 两刚片间连接规则： 3. 三刚片间连接规则
第二章 平面体系的几何组成分析 教学单元 授课 时间 第 1、2 周 授课 方式 （请 打√） 理论课（√）讨论课（ ）实验课（ ）习题课（√） 其他（ ） 课时 安排 6 授课 题目 第二章 平面体系的几何组成分析 教学 目的 和要 求 几何不变与几何可变体系的概念，构造分析的目的。刚片、自由度、约束（必 要约束、多余约束）、铰（实铰、虚铰或瞬铰；单铰、复铰）、刚结点的概念。 一个 点与一个刚片间的联结规则、两个刚片间的联结规则、三个刚片间的联结规则、二 元体规则、瞬变体系和常变体系的概念。 本次 教学 重点 或难 点 一、本章重点： 刚片、自由度、约束（必要约束、多余约束）、铰（实铰、虚铰或瞬铰；单铰、 复铰）、刚结点（单刚结点、复刚结点）。 二、本章难点： 二元体规则、瞬变体系和常变体系的概念。 主要 方法 及手 段 板书、讲授 教学 基本 内容 和教 学过 程 2．1．几何组成分析的目的、几何不变体系和几何可变体系 2．2 自由度和约束 2．3 几何不变无多余约束的平面杆件体系的组成规则 2．4 几何组成分析举例 2．5 体系的计算自由度数公式 作业 或思 考题 思考题：1，3，4，5，7，16；习题 2.1a，b；2.5； 课后 小结 1．二元体规则； 2．两刚片间连接规则； 3．三刚片间连接规则
第三章静定梁教学单元 授课 时 第2,3周 授课 方 理论课（√）讨论课()实验课()习题课() 课时 请打其他() 安排 6 授课 第三章静定梁 题目 掌握求指定截面的内力（包括内力的概念、内力图的绘制、隔离体的概念）、内 教学 目的 力与荷载的关系（包括微分关系、增量关系）、分段叠加法作弯矩图、斜梁的计算。 和要附属部分、基本部分的概念：计算顺序和几何构造顺序的关系：内力图的绘制。包括 支座反力、内力的计算。 本次 教学 本章重点：支座反力、内力的计算、内力图的绘制 重点 或难 二、本章难点：荷载与内力之间的微分关系、拟简支梁叠加法绘弯矩图。 点 主要 方法 讲授、板书。 及手 段 3.1静定单跨梁的计算 教 基本阝.2叠加法绘制直杆弯矩图 内容 阝.3简支斜梁的计算 和教 学过阝3.4静定多跨梁约束力的计算与几何组成 程 3.5静定多跨梁内力图的绘制 作业 或思 习题：3.7,3.10,3.16,3.21,3.23,3.25， 考题 课后 小结 1. 静定结构计算
第三章 静定梁 教学单元 授课 时间 第 2，3 周 授课 方式 (请打 √) 理论课（√）讨论课（ ）实验课（ ）习题课（ ） 其他（ ） 课时 安排 6 授课 题目 第三章静定梁 教学 目的 和要 求 掌握求指定截面的内力（包括内力的概念、内力图的绘制、隔离体的概念）、内 力与荷载的关系（包括微分关系、增量关系）、分段叠加法作弯矩图、斜梁的计算。 附属部分、基本部分的概念；计算顺序和几何构造顺序的关系；内力图的绘制。包括 支座反力、内力的计算。 本次 教学 重点 或难 点 一、本章重点：支座反力、内力的计算、内力图的绘制 二、本章难点：荷载与内力之间的微分关系 ： 、拟简支梁叠加法绘弯矩图。 主要 方法 及手 段 讲授、板书。 教学 基本 内容 和教 学过 程 3.1 静定单跨梁的计算 3.2 叠加法绘制直杆弯矩图 3.3 简支斜梁的计算 3.4 静定多跨梁约束力的计算与几何组成 3.5 静定多跨梁内力图的绘制 作业 或思 考题 习题：3.7，3.10，3.16，3.21，3.23， 3.25， 课后 小结 1．静定结构计算
第四章静定刚架教学单元 授课 时 第3,4周 授课 方 理论课（√）讨论课()实验课()习题课() 课时 请打其他() 安排 6 √ 授课 题目 第四章静定刚架 教学 目的 掌握静定刚架支座反力的计算，内力图的绘制方法。 和要 求 本次 教学 一、 本章重点：支座反力、内力的计算、内力图的绘制 重点 或难 二、本章难点：三铰刚架的求解，分段叠加法绘弯矩图。 点 主要 方法 及手 讲授、板书。 段 4.1静定平面刚架的几何组成及特点 基本4.2静定刚架支座反力的计算 内容 A.3用截面法求静定刚架感端截面内力 和教 学过4.4静定刚架内力图的绘制 程 4.5三铰刚架级多层多跨静定刚架的内力图 作业 或思 习题：4.6,4.15 考题 课后 小结
第四章 静定刚架 教学单元 授课 时间 第 3 ，4 周 授课 方式(请打 √) 理论课（√）讨论课 （ ）实验课 （ ）习题课 （ ） 其他 （ ） 课时 安排 6 授课 题目 第四章静定刚架 教学 目的 和要求 掌握静定刚架支座反力的计算，内力图的绘制方法 。 本次 教学 重点 或难点 一、本章重点：支座反力、内力的计算、内力图的绘制 二、本章难点：三铰刚架的求解 ： ，分段叠加法绘弯矩图 。 主要 方法 及手段 讲授、板书 。 教学 基本 内容 和教 学过程 4.1 静定平面刚架的几何组成及特点 4.2 静定刚架支座反力的计算 4.3 用截面法求静定刚架感端截面内力 4.4 静定刚架内力图的绘制 4.5 三铰刚架级多层多跨静定刚架的内力图 作业 或思 考题 习题 ：4.6 ，4.15 课后 小结
第五章三角拱教学单元 授课 时 第5周 授 方式理论课（√）讨论课()实验课()习题课（√） 课时 (请打其他() 安排 6 √) 授课 第五章 题目 三角拱 教学 目的 包括三铰拱的基本概念和类型、竖向荷载作用下三铰拱的支座反力和内力计算、 和要 求 三铰拱的压力线及合理拱轴线。。 本次 教学 一、本章重点：支座反力、内力的计算、内力图的绘制 重点 或难 二、本章难点：荷载与内力之间的微分关系、拟简支梁叠加法绘弯矩图。 点 主要 方法 及手 讲授、板书。 段 5.1三角拱的组成和类型 教学 基本5.2在竖向荷载作用下三角拱的支座反力 内容5.3在竖向荷载作用下三角拱截面内力的计算公式 和 学过54三角拱的受力特性 程 5.5三角拱的合理轴线 作亚 或思 习题：5.1 考 课后. 小 静定结构计算。2、三铰拱计算
第五章 三角拱 教学单元 授课 时间 第 5 周 授课 方式 (请打 √) 理论课（√）讨论课（ ）实验课（ ）习题课（√ ） 其他（ ） 课时 安排 6 授课 题目 第五章 三角拱 教学 目的 和要 求 包括三铰拱的基本概念和类型、竖向荷载作用下三铰拱的支座反力和内力计算、 三铰拱的压力线及合理拱轴线。。 本次 教学 重点 或难 点 一、本章重点：支座反力、内力的计算、内力图的绘制 二、本章难点：荷载与内力之间的微分关系 ： 、拟简支梁叠加法绘弯矩图。 主要 方法 及手 段 讲授、板书。 教学 基本 内容 和教 学过 程 5.1 三角拱的组成和类型 5.2 在竖向荷载作用下三角拱的支座反力 5.3 在竖向荷载作用下三角拱截面内力的计算公式 5.4 三角拱的受力特性 5.5 三角拱的合理轴线 作业 或思 考题 习题：5.1 课后 小结 1．静定结构计算。2、三铰拱计算
第六章静定桁架和组合结构教学单元 授课时 间 第9周 授课方 式 理论课（√）讨论课()实验课()习题课() 课时 (请打其他() 安排 4 √) 授课 题目 第六章静定桁架和组合结构 教学 目的 要求学生掌握桁架的基本类型，计算桁架内力的节点法和截面法，节点法和截 和要 面法的联合应用。 求 本次 一、本章重点：零杆的判断，计算桁架内力的节点法和截面法，节点法和截面法的 教学 联合应用，静定组合结构的计算。 重点 或难 二、本章难点：计算桁架内力的节点法和截面法，节点法和截面法的联合应用静定 点 组合结构的计算。 主要 方法 及手 讲授、板书 段 6.1桁架的特点和组成分类 教学 基本 6.2结点法 内容 和教 6.3截面法 学过 6.4结点法和截面法的联合应用 程 6.5组合结构 作亚 习题：6.9(1)，6.10,6.11,6.20 1、节点法 课后 2、截面法 小结 3、静定组合结构 4、静定结构小结
第六章 静定桁架和组合结构 教学单元 授课时 间 第 9 周 授课方 式 (请打 √) 理论课（√）讨论课（ ）实验课（ ）习题课（ ） 其他（ ） 课时 安排 4 授课 题目 第六章 静定桁架和组合结构 教学 目的 和要 求 要求学生掌握桁架的基本类型，计算桁架内力的节点法和截面法，节点法和截 面法的联合应用。 本次 教学 重点 或难 点 一、本章重点：零杆的判断，计算桁架内力的节点法和截面法，节点法和截面法的 联合应用，静定组合结构的计算。 二、本章难点：计算桁架内力的节点法和截面法 ： ，节点法和截面法的联合应用静定 组合结构的计算。 主要 方法 及手 段 讲授、板书 教学 基本 内容 和教 学过 程 6.1 桁架的特点和组成分类 6.2 结点法 6.3 截面法 6.4 结点法和截面法的联合应用 6.5 组合结构 作业 或思 考题 习题：6.9（1），6.10，6.11，6.20 课后 小结 1、节点法 2、截面法 3、静定组合结构 4、静定结构小结
第七章静定结构总论 教学单元 授课 时 第7周 授课 方式 理论课（√）讨论课()实验课()习题课() 课时 (请打其他() 安排 6 √) 授课 题目 第七章静定结构总论 本章是结构的组成分析和静定结构内力分析的总结。不再按结构型式分类， 教学 目的 而是将所有的静定结构合在一起，从静定结构受力分析的方法、静定结构的一般性质 和要和各种结构型式的受力特点三个方面进行综合的讨论，从而提高、深化对静定结构及 及分析方法的了解。 本次 教学 重点 重点：静定结构受力分析方法 或难 点 主要 方法 及手 讲授、板书 段 教学 基本7.1静定结构受力分析的方法 内容h.2 静定结构的一般性质 和 学过7.3各种结构型式的受力特点 作 或思看书复习 考题 课后 小结 静定结构求解方法：内力图的绘制
第七章 静定结构总论 教学单元 授课 时间 第 7 周 授课 方式 (请打 √) 理论课（√）讨论课（ ）实验课（ ）习题课（ ） 其他（ ） 课时 安排 6 授课 题目 第七章 静定结构总论 教学 目的 和要 求 本章是结构的组成分析和静定结构内力分析的总结。不再按结构型式分类， 而是将所有的静定结构合在一起，从静定结构受力分析的方法、静定结构的一般性质 和各种结构型式的受力特点三个方面进行综合的讨论，从而提高、深化对静定结构及 及分析方法的了解。 本次 教学 重点 或难 点 重点：静定结构受力分析方法 ：静定结构受力分析方法 主要 方法 及手 段 讲授、板书 教学 基本 内容 和教 学过 程 7．1 静定结构受力分析的方法 7．2 静定结构的一般性质 7．3 各种结构型式的受力特点 作业 或思 考题 看书复习 课后 小结 静定结构求解方法；内力图的绘制
第八章影响线教学单元 授课 时 第8周 授课 方式理论课（√）讨论课()实验课(）习题课（) 课时 安排 4 打 其他() 授课 题目 第八章 影响线 了解超静定结构的特点和掌握判定超静定结构的次数，充分理解和掌握力法的基 教学 目的 本原理，能够熟练的用力法计算超静定结构（梁、刚架、桁架、排架、组合结构和两 和要铰拱)在荷载作用、温度改变和支座移动影响下的内力，并利用结构和荷载特点来简 化计算，会计算超静定结构的位移，了解超静定结构内力图的校核方法和力学特征。 一、本章重点：充分理解和掌握力法的基本原理，熟练的用力法来计算超静定结构在 本次荷载、温度改变和支座移动影响下的内力，并利用结构和荷载特点来简化计算，会计 教 重点算超静定结构的位移。 或难 点 二、本章难点：如何根据结构和荷载特点来选择一个计算方便、简单的基本体系，并 建立相应的力法基本方程。 主要 方法 及手 讲授、板书 8.1 影响线的概念 教学8.2 静力法作静定单跨梁影响线 基本 内容8.3 结点荷载作用下梁的影响线 和教8.4 静力法作桁架的影响线 学 程8.5机动法作静定梁的影响线 8.6 影响线的应用 作亚 或思 本章习题：8.13,8.12,8.15 考题 课后 (1)内力影响线和内力图的区别。(2)影响线的绘制方法：静力法和机动法。 小结
第八章 影响线 教学单元 授课 时间 第 8 周 授课 方式 (请 打 √) 理论课（√）讨论课（ ）实验课（ ）习题课（ ） 其他（ ） 课时 安排 4 授课 题目 第八章 影响线 教学 目的 和要 求 了解超静定结构的特点和掌握判定超静定结构的次数，充分理解和掌握力法的基 本原理，能够熟练的用力法计算超静定结构（梁、刚架、桁架、排架、组合结构和两 铰拱）在荷载作用、温度改变和支座移动影响下的内力，并利用结构和荷载特点来简 化计算，会计算超静定结构的位移，了解超静定结构内力图的校核方法和力学特征。 本次 教学 重点 或难 点 一、本章重点：充分理解和掌握力法的基本原理 ： ，熟练的用力法来计算超静定结构在 荷载、温度改变和支座移动影响下的内力，并利用结构和荷载特点来简化计算，会计 算超静定结构的位移。 二、本章难点：如何根据结构和荷载特点来选择一个计算方便 ： 、简单的基本体系，并 建立相应的力法基本方程。 主要 方法 及手 段 讲授、板书 教学 基本 内容 和教 学过 程 8．1 影响线的概念 8．2 静力法作静定单跨梁影响线 8．3 结点荷载作用下梁的影响线 8．4 静力法作桁架的影响线 8．5 机动法作静定梁的影响线 8．6 影响线的应用 作业 或思 考题 本章习题：8.13，8.12，8.15 课后 小结 (1)内力影响线和内力图的区别。 (2)影响线的绘制方法：静力法和机动法