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江苏自学考试结构力学(二)教材大纲

2006-11-21 14:27   【 】【我要纠错

  扬州大学编 (高纲号 0701)

  一、课程性质及其设置目的与要求

  (一)课程性质和特点

  《结构力学(二)》课程是我省高等教育自学考试建筑工程专业(本科段)的一门重要的技术基础课程,其任务是在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握杆件体结构的计算原理和方法,了解各类结构的受力性能,培养结构分析与计算方面的能力和科学、严谨的工作作风,为今后学习有关建筑结构和施工类专业课程以及进行结构设计和科研打好力学基础。

  本课程在前修课程材料力学研究的杆件的强度、刚度、稳定性的基础上,继续研究杆系结构的强度、刚度、稳定性问题,为钢筋砼与沏体结构、施工等专业课程提供理论基础。在学习的过程中一定要多做习题,通过做题来加深对基本概念的理解。

  (二)本课程的基本要求

  通过本课程的学习,应考者应达到以下要求:

  1、熟练分析常见结构的几何组成,确定常见结构的计算方法。

  2、熟练计算各类静定结构的内力和位移,熟练绘制内力图。

  3、熟练掌握力法、位移法和力矩分配法求解超静定结构,绘制内力图。

  4、掌握影响线的绘制方法,并利用影响线求移动荷载作用下的内力计算。

  5、了解结构在动载作用下的动力性能,掌握杆件结构在动荷载作用下的计算原理和方法。

  (三)本课程与相关课程的联系

  本课程在前修课程理论力学研究刚体力学、材料力学研究基本杆件的基础上,进一步研究杆系结构的强度、刚度和稳定性的一门课程,并为后续的钢筋砼与沏体结构等专业课程准备理论基础。

  二、课程内容与考核目标

  第1章 静定结构内力计算

  (一)课程内容

  1、平面体系的机动分析

  2、静定梁与静定平面刚架的内力计算和内力图的作法

  3、静定拱的内力计算

  4、静定桁架的内力计算

  5、组合结构的计算

  (二)学习目的与要求

  复习单跨梁的内力图的作法和弯矩、剪力、均布荷载间的关系,熟练掌握多跨静定的内力图,熟练掌握静定平面刚架计算,掌握静定拱的计算,熟练掌握静定平面桁架计算,掌握静定平面组合结构计算,了解静定结构的特性。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、平面体系的机动分析:要求掌握几何不变体系的基本组成规则,并能运用它们分析体系的几何组成。

  2、熟练掌握多跨静定梁的内力图和静定平面刚架内力图的绘制,特别是刚架弯矩图的绘制。

  3、了解三铰拱支座反力的求解。了解合理拱轴线的概念。

  4、掌握静定平面桁架计算,要求会判别零杆,特别是熟练使用截面法求解杆件内力。

  5、了解常见的五种静定结构的受力特点,掌握静定平面组合结构计算,计算组合结构要分清桁架杆和刚架杆,不要忘记刚架杆中的剪力。

  第2章 结构位移计算

  (一)课程内容

  1、变形体的虚功原理

  2、单位荷载法

  3、静定结构在荷载作用下的位移计算

  4、图乘法

  5、温度变化、支座移动的影响

  6、互等定理

  (二)学习目的与要求

  在静定结构与超静定结构分析中,本章内容起着承上启下的作用:它既是静定部分的结尾,又是超静定部分的先导,因而掌握好本章内容,有着重要的意义。本章的要求是了解弹性体系的虚功原理,掌握计算位移的单位荷载法,掌握在荷载作用下静定结构的位移计算,熟练掌握图乘法,掌握温度、支座移动引起的结构位移计算,了解功的互等定理等。

  本章的重点内容是求在荷载作用下结构的位移计算。难点内容是用图乘法求在荷载作用下结构的位移计算。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、理解刚体的虚功原理和变形体的虚功原理,要求达到“领会”层次。

  2、单位荷载法是位移计算的基本方法,单位荷载法的基本环节是根据要求的位移(或广义位移)虚设相应的单位荷载(或广义单位荷载)。要求达到“熟练掌握”层次。

  3、静定结构在荷载作用下的位移计算,了解公式

  应用范围(弹性、荷载、静定结构与超静定结构),要求达到“熟练掌握”用该公式计算静定刚架、静定梁和静定桁架的位移。

  4、了解图乘法的应用条件,熟练掌握用图乘法计算静定结构在荷载作用下的位移。

  5、掌握静定刚架在温度变化、支座移动的影响时的位移计算方法。

  6、线弹性变形体的互等定理是力学中的基本原理,要熟悉它的内容和适用条件,并在运用中逐步加深理解,要求达到“领会”层次。

  第3章 力法

  (一)课程内容

  1、力法的基本概念

  2、力法的典型方程

  3、力法的计算步骤和示例

  4、对称性利用

  5、超静定结构位移计算

  6、温度变化、支座移动下超静定结构内力计算

  7、力法计算超静定拱

  8、超静定结构特性

  (二)学习目的与要求

  力法是解超静定结构的基本方法之一,也是学习其它方法的基础。要理解力法的基本概念,熟练掌握力法基本结构的确定、力法典型方程的建立、力法中系数和自由项的计算;熟练掌握用力法解超静定刚架、超静定桁架;了解用力法解两铰拱等其它超静定结构的计算特点;熟练掌握结构的对称性利用;了解支座移动、温度改变的影响。掌握力法计算超静定拱的方法,了解超静定结构位移的计算。本章重点内容为:用力法解超静定刚架、超静定桁架。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、掌握力法的基本原理,主要是了解力法的基本未知量、力法的基本体系和力法方程这三个环节。要求达到“领会”层次。

  2、力法的典型方程,在力法中,把多余未知力的计算作为突破口。突破了这个关口,超静定问题就转化为静定问题,要求达到“领会”层次。

  3、力法的计算步骤和示例,要求熟练掌握超静定刚架、连续梁和超静定桁架计算方法,并能熟练地作弯矩图。

  4、为了使计算得到简化,要熟练掌握结构对称性的应用,合理的选择基本体系。

  5、了解超静定结构位移的计算,要求达到“领会”层次。

  6、了解支座移动、温度改变时超静定结构的计算,要求达到“领会”层次。

  7、掌握两铰拱的计算,了解无铰拱的计算方法。

  8、了解超静定结构特性,要求达到“领会”层次。

  第4章 位移法

  (一)课程内容

  1、等截面直杆位移方程

  2、位移法基本未知量和基本结构

  3、位移法典型方程及计算步骤

  4、直接用平衡方程建立位移法方程

  5、对称性应用

  (二)学习目的与要求

  位移法是解超静定结构的另一个基本方法,许多工程中的实用计算都是从位移法演变出来的。要理解位移法的基本概念,熟练掌握位移法基本结构的确定、位移法典型方程的建立、位移法中系数和自由项的计算;熟练掌握用位移法解超静定刚架和连续梁;本章重点内容为:用位移法解超静定刚架。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、理解等截面直杆位移方程,理解形常数、载常数的概念,要求达到“领会”层次。

  2、等截面直杆的转角位移方程是由在杆端位移和荷载等外因作用下的杆端弯矩、剪力的计算公式,是位移法的基本公式,对它的物理意义应了解清楚。由此可以了解在位移法中为什么可以结点位移作为基本未知量。要求达到“领会”层次。

  3、熟练掌握位移法典型方程及计算步骤,利用基本体系进行计算。这样可使位移法和力法之间建立更加完整的对应关系,因而有助于对两种方法的深入了解。采用基本体系后,不仅使得基本方程中的每项系数和自由项都具有独立的力学意义,而且可以与矩阵位移法相呼应。要求熟练掌握超静定刚架、连续梁的内力计算,并能熟练地作弯矩图。

  4、直接用平衡方程建立位移法方程是位移法的另一种方法,是以解未知量的是平衡方程。对每一个刚结点的未知角位移,可以写一个结点力矩平衡方程。对每一个独立的结点线位移,可以写一个截面平衡方程。平衡方程的数目与基本未知量的数目正好相等。两种方法只要求掌握一种即可。

  5、对称性应用,可以取半结构进行计算。关键是要了解清楚半结构的取法,即了解在对称荷载或反对称荷载下结构有哪些独立的结点位移。要求达到“领会”层次。

  第5章 渐近法

  (一)课程内容

  1、力矩分配法的概念

  2、力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架的计算

  3、对称结构的计算

  (二)学习目的与要求

  力矩分配法从原理上看是位移法的一种渐近解法。因不需要解联立方程而被工程中广泛应用。本章要求理解力矩分配法的概念,掌握力矩分配法计算连续梁和无侧移刚架的计算。重点:用力矩分配法解连续梁和无结点线位移的刚架的内力。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、理解力矩分配法的基本原理,要求达到“领会”层次。熟练掌握分配系数、传递系数、固端弯矩的计算。

  2、熟练掌握用用力矩分配计算连续梁和无侧移刚架,并能熟练地作弯矩图。

  第6章 矩阵位移法

  (一)课程内容

  1、概述

  2、单元刚度矩阵

  3、单元刚度矩阵的坐标转换

  4、结构的原始刚度矩阵

  5、支承条件的引入

  6、非结点荷载的处理

  7、计算步骤及算例

  (二)学习目的与要求

  理解矩阵位移法的基本概念,掌握建立简单刚架、连续梁的单元刚度矩阵和结构刚度矩阵,掌握结构分析有限元方法的基本理论和计算程序的使用,能够正确运用有限元分析方法,并借助于计算机快速有效地分析连续梁、平面刚架的应力和变形,为结构设计提供依据。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、理解矩阵位移法的基本概念,要求达到“识记”层次。

  2、单元刚度矩阵,掌握在单元坐标下建立简单刚架、连续梁的单元刚度矩阵。

  3、单元刚度矩阵的坐标转换,掌握单元坐标系和整体坐标系的相互转换,要求达到“识记”层次。

  4、结构的原始刚度矩阵,理解结构的原始刚度矩阵的概念和基本方法,要求达到“识记”层次。

  5、支承条件的引入,理解结构的整体刚度矩阵的概念和建立的方法,要求达到“识记”层次。

  第7章 影响线

  (一)课程内容

  1、影响线的概念

  2、静力法作静定梁的影响线

  3、机动法作静定梁的影响线

  4、桁架的影响线

  5、影响线的应用

  6、最不利荷载位置

  7、简支梁的绝对最大弯矩、内力包络图

  (二)学习目的与要求

  理解移动荷载和影响线的概念,掌握静力法、机动法作静定梁的影响线, 理解间接荷载作用下梁的影响线, 理解静力法作桁架的影响线影响线的应用,掌握影响线的应用,掌握简支梁的包络图和绝对最大弯矩。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、移动荷载和影响线的概念,要求达到“领会”层次。

  2、熟练掌握影响线方程的建立,熟练掌握绘制单跨静定梁的影响线。

  3、机动法作静定内力(反力)影响线时是虚功原理在静力问题中的应用,要求着重原理部分,并能运用它来绘制较简单的影响线。

  4、理解间接荷载作用下影响线,掌握绘制简单桁架的影响线,了解荷载上承和下承时影响线的区别。

  5、掌握利用叠加原理,根据影响线确定各种荷载作用时的影响值。

  6、熟练掌握利用影响线确定移动荷载的不利位置。对直线图形构成的影响线,为了确定荷载的不利位置,要掌握如何判定临界荷载和临界位置。

  7、理解绝对最大弯矩和内力包络图的概念,会计算简支梁的绝对最大弯矩。

  第8章 结构动力计算

  (一)课程内容

  1、概述

  2、结构振动的自由度

  3、单自由度体系的自由振动

  4、单自由度体系在简谐荷载作用下的受迫振动

  5、单自由度体系在任意荷载作用下的受迫振动

  6、多自由度体系的自由振动

  7、多自由度体系在简谐荷载作用下的受迫振动

  (二)学习目的与要求

  了解动力计算的特点、基本概念,掌握杆件结构在动荷载作用下的计算原理和方法,了解结构在动载作用下的动力性能,掌握单自由度体系无阻尼自由振动的动力计算,掌握单自由度体系无阻尼的受迫振动,了解阻尼的意义,了解弱阻尼情况下阻尼对单自由度体系的影响,了解两个自由度体系的自由振动和在简谐荷载作用下的受迫振动。

  (三)考核知识点与考核要求

  1、了解动力计算的特点、基本概念,要求达到“识记”层次。

  2、掌握单自由度体系无阻尼自由振动,要求达到“熟练掌握”层次。

  3、掌握单自由度体系无阻尼的受迫振动,要求达到“熟练掌握”层次。

  4、了解阻尼的意义,了解弱阻尼情况下阻尼对单自由度体系的影响,要求达到“领会”层次。

  5、了解两个自由度体系的自由振动。

  6、两个自由度体系在简谐荷载作用下的受迫振动,要求达到“领会”层次。

  三、有关说明和实施要求

  (一)关于“课程内容与考核目标”中有关提法的说明

  在大纲的考核要求中,提出了“识记”、“领会”、“掌握”、“熟练掌握”等四个能力层次,它们之间是递进等级关系,后者必须建立在前者的基础上,它们的含义是:

  识记:要求应考者能够识别和记忆本课程中规定的有关知识点的主要内容(如定理、公式、重要结论、方法、步骤及特征、特点等),并能根据考核的不同要求,做出正确的表述、选择和判断。

  领会:要求应考者能够领悟和理解本课程中规定的有关知识点的内涵与外延,熟悉其内容要点和它们之间的区别联系,并能根据考核的不同要求,做出正确的解释、说明和论述。

  掌握:要求应考者能够运用本课程中的少量知识点,分析和解决一般应用问题,如简单的计算、绘图和分析、论证。

  熟练掌握:要求应考者能够运用本课程中的多个知识点,分析和解决较复杂的问题,如计算、绘图和简单设计等。

  (二)自学教材

  本课程使用教材为:《结构力学(上、下册)(第四版)》,李廉锟主编,高等教育出版社,2005年。

  (三)自学方法的指导

  本课程作为一门专业课程,内容多、难度大,应考者在自学过程中应注意以下几点:

  1、在学习前,应仔细阅读课程大纲的第一部分,了解课程的性质、地位和任务,熟知课程的基本要求以及本课程与有关课程的联系,使以后的学习能紧紧围绕课程的基本要求。

  2、在阅读某一章教材内容前,应先认真阅读大纲中关于该章的考核知识点、自学要求和考核要求,注意对各知识点的能力层次要求,以便在阅读教材时做到心中有数,有的放矢。

  3、阅读教材时,要逐段细读,逐句推敲,集中精力,吃透每个知识点,对基本概念必须深刻理解,基本解题方法必须牢固掌握,在阅读中遇有个别细节问题不清楚,在不影响继续学习的前提下,可暂时搁置。

  4、学完教材的每一节内容后,应认真完成教材中的习题和思考题,这一过程可帮助应考者理解、消化和巩固所学知识,增强分析问题、解决问题的能力。

  (四)对社会助学的要求

  1、应熟知考试大纲对课程所提出的总的要求和各章的知识点。

  2、应掌握各知识点要求达到的层次,并深刻理解各知识点的考核要求。

  3、对应考者进行辅导时,应以指定的教材为基础、以考试大纲为依据,不要随意增删内容,以免与考试大纲脱节。

  4、辅导时应对应考者进行学习方法的指导,提倡应考者“认真阅读教材,刻苦钻研教材,主动提出问题,依靠自己学通”的学习方法。

  5、辅导时要注重基础、突出重点,要帮助应考者对课程内容建立一个整体的概念,对应考者提出的问题,应以启发引导为主。

  6、注意对应考者能力的培养,特别是自学能力的培养,要引导应考者逐步学会独立学习,在自学过程中善于提出问题、分析问题、做出判断和解决问题。

  7、要使应考者了解试题难易与能力层次高低两者不完全是一回事,在各个能力层次中都存在着不同难度的试题。

  (五)关于命题和考试的若干规定

  1、本大纲各章所提到的考核要求中,各条细目都是考试的内容,试题覆盖到章,适当突出重点章节,加大重点内容的覆盖密度。

  2、试卷中对不同能力层次要求的试题所占的比例大致是:“识记”为15%:“领会”25%:“掌握”为40%,“熟练掌握”为20%.

  3、试题难易程度要合理,可分为四档:易、较易、较难、难,这四档在各份试卷中所占的比例约为2:3:3:2.

  4、本课程考试试卷可能采用的题型有:填空题、单项选择题、作图题、改错题及计算题等类型(见附录)。

  5、考试方式为闭卷、笔试,考试时间为150分钟。考试需要的载常数表会在试卷的最后附上。评分采用百分制,60分为及格。

江苏省教育考试院

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