《建筑力學》教學大綱-ARCHITECTURE MECHANICS

建筑力學教學大綱課程編碼：03222003課程名稱：建筑力學 ARCHITECTURE MECHANICS先修課：高等數(shù)學，大學物理總學時：116 （授課學時 106 實驗學時 10）一課程的性質(zhì)與任務(wù)本課程是建筑類各專業(yè)（高職）的必修課，是學習大學物理，高等數(shù)學后開設(shè)的，是一門實用性很強的主干課程；其任務(wù)是培養(yǎng)學生掌握必要的力學理論知識和基本計算方法，可為后續(xù)課程（為鋼結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)，土力學與地基基礎(chǔ)、施工技術(shù)等）打下必要基礎(chǔ)；同時又可單獨處理一些力學問題，培養(yǎng)學生正確分析和解決實際問題的工作能力。二課程教學的基本要求，重點、難點與課時分配1.靜力學基本知識（4 學時）基本要求：通過學習，使學生掌握靜力學基本概念，公理，約束及其反力，受力圖。重點與難點：重點是概念、公理的正確理解與靈活運用，難點是綜合運用概念、公理、約束、反力準確迅速地畫出受力圖，為受力分析和計算打下必要基礎(chǔ)。2.平面力系（10 學時）基本要求：通過學習，使學生熟練掌握：平面匯交力系 解析法以及平面匯交力系平衡的解析條件其應(yīng)用。力矩 平面力偶系 力矩、力偶的概念與計算，平面力偶的合成與平衡條件。平面一般力系 力線平移，平面一般力系向作用面內(nèi)一點的簡化，平面一般力系的合成與平衡條件，物體系統(tǒng)的平衡，簡單靜定平面桁架的內(nèi)力計算。重點與難點：重點是平面匯交力系合成的解析法，力矩 平面力偶系 力矩、力偶的概念與平面力偶的合成平面平面一般力系的合成與應(yīng)用。難點在于綜合運用，解決實際問題。3. 空間力系（2 學時）基本要求：通過學習，使學生理解空間力系的概念，熟練掌握物體重心和形心的計算。重點與難點：熟練掌握物體重心和形心的計算。4.材料力學的基本任務(wù)與基本變形（2 學時）基本要求：通過學習，使學生理解變形固體的基本概念、桿件變形的基本形式。重點與難點：理解變形與假設(shè)。5.軸向拉伸和壓縮（8 學時）基本要求：通過學習，使學生理解軸向拉伸和壓縮的概念，熟練掌握軸力的畫法，胡克定律的應(yīng)用，材料在拉伸和壓縮時的力學性質(zhì)，軸向拉壓桿的強度計算。重點與難點：應(yīng)力、應(yīng)變計算、強度計算。6.扭轉(zhuǎn)（2 學時）基本要求：通過學習，使學生理解扭轉(zhuǎn)的相關(guān)概念，掌握扭轉(zhuǎn)時的強度和剛度計算。重點與難點：園軸扭轉(zhuǎn)時的強度和剛度計算。7.梁的內(nèi)力（10 學時）基本要求：通過學習，使學生理解并掌握剪力和彎矩的概念，熟練掌握內(nèi)力圖的畫法。重點與難點：熟練掌握內(nèi)力圖的畫法。8.平面圖形的幾何性質(zhì)（4 學時）基本要求：通過學習，使學生理解并掌握重心、形心、慣性距、慣性矩、慣性半徑、慣性距的平移軸公式以形心主慣性軸和形心主慣性距的概念。重點與難點：組合圖形重心、形心、靜距、慣性距的計算。9.梁的應(yīng)力（8 學時）基本要求：通過學習，使學生熟練掌握梁彎曲時的正應(yīng)力，切應(yīng)力的計算公式，梁的強度條件及強度計算。重點和難點：梁彎曲時的強度計算。10.梁的變形（4 學時）基本要求：通過學習，使學生掌握用疊加法求梁的度計算及提高梁剛度的措施。重點與難點: 應(yīng)用剛度條件解決實際問題。11.組合變形（8 學時）基本要求：通過學習，使學生掌握組合會變形的概念、截面核心的概念，熟練掌握偏心壓縮，斜彎曲的強度計算。重點與難點：斜彎曲與偏心壓縮時的強度計算。12. 壓桿穩(wěn)定（6 學時）基本要求：通過學習，使學生理解并掌握壓桿穩(wěn)定的概念、細長壓桿臨界力計算的歐拉公式、臨界應(yīng)力與柔度、壓桿穩(wěn)定的實際計算方法，提高壓桿穩(wěn)定性的措施。重點與難點：柔度計算、壓桿穩(wěn)定性計算。13結(jié)構(gòu)的計算簡圖（2 學時）基本要求：通過學習，使學生掌握桿件結(jié)構(gòu)的分類，荷載的分類，熟練掌握計算簡圖的畫法。 重點與難點：荷載的簡化，計算簡圖的畫法。14平面體系的幾何組成分析（4 學時）基本要求：通過學習，使學生理解并掌握幾何可變，幾何不變，剛片，單鉸，復(fù)鉸，虛鉸等有關(guān)概念，熟練掌握幾何 組成分析的理論依據(jù)和實際分析方法。重點與難點：實際幾何組成分析。15靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析（8 學時）基本要求：通過學習，使學生熟練掌握 多跨靜定梁，靜定平面剛架，三鉸拱，靜定平面珩架的內(nèi)力計算，掌握靜定結(jié)構(gòu)的基本特性。重點與難點：多跨靜定梁，靜定平面剛架，靜定平面行架的內(nèi)力計算。16靜定結(jié)構(gòu)的位移計算（8 學時）基本要求：通過學習，使學生掌握虛功原理，計算結(jié)構(gòu)位移的一般公式，圖乘法計算梁和剛架的位移靜定結(jié)構(gòu)由于溫度變化，支座移動時的位移計算。重點與難點：虛功原理，圖乘法計算結(jié)構(gòu)位移。17力法（8 學時）基本要求：通過學習，使學生掌握力法的基本原理 ，典型方程，力法的應(yīng)用和單跨靜定梁的內(nèi)力計算。重點與難點：力法的實際應(yīng)用解算超靜定結(jié)構(gòu)。18位移法（8 學時）基本要求：通過學習，使學生理解并掌握位移法的基本原理，熟練掌握用轉(zhuǎn)角位移解算超靜定結(jié)構(gòu)。重點與難點：熟練運用轉(zhuǎn)角位移方程解算超靜定結(jié)構(gòu)。19力矩分配法（4 學時）基本要求：通過學習，使學生理解并掌握力矩分法的基本原理，熟練掌握連續(xù)梁和無側(cè)移剛架的計算。重點與難點：熟練運用力矩分配法計算連續(xù)梁和無側(cè)移剛架。20影響線（4 學時）基本要求：通過學習，使學生了解影響線的概念，掌握靜力法作梁的內(nèi)力影響線，連續(xù)梁，簡支梁的內(nèi)力總給圖。重點與難點：正確理解影響線得意義，掌握影響線的做法。21.實驗名稱、內(nèi)容與學時分配： 序號實驗項目名稱時數(shù)必開選開每套儀器人數(shù)實驗類型目的要求1低碳鋼、鑄鐵的拉伸實驗2 必開 10 人操作性1、觀測低碳鋼、鑄鐵拉伸過程中的各種現(xiàn)象2、測定低碳鋼、鑄鐵拉伸時的各項相應(yīng)指標3、比較塑性材料、脆性材料拉伸時的力學性能2低碳鋼、鑄鐵的壓縮實驗2 必開 10 人操作性1、觀測低碳鋼、鑄鐵壓縮過程中的各種現(xiàn)象2、測定低碳鋼、鑄鐵壓縮時的各項相應(yīng)指標3、比較塑性材料、脆性材料壓縮時的力學性能3彈性模量 E 的測定實驗1 選開 10 人操作性 1驗證虎克定律，測定低碳鋼的彈性模量。2了解實驗加載方案的擬定原則。3學習應(yīng)力電測法4 扭轉(zhuǎn)實驗 1 選開 10 人操作性 1、觀察扭轉(zhuǎn)破壞2、測定低碳鋼、鑄鐵扭轉(zhuǎn)時的各項相應(yīng)指標3、比較塑性材料、脆性材料扭轉(zhuǎn)時的力學性能5 直梁彎曲正應(yīng)力實驗 2 選開 10 人操作性 1、用電測法測定梁純彎曲時的正應(yīng)力分布2、學習電測法6 鋼筋的檢測 2 必開 10 人綜合性 測定鋼筋的屈服點、抗拉強度和伸長率，評定鋼筋的強度等級?？股煸囼炇窃u定鋼筋質(zhì)量是否合格的一個試驗項目。三能力培養(yǎng)要求本課程主要培養(yǎng)學生對建筑設(shè)備有關(guān)強度、剛度穩(wěn)定性分析計算的能力。通過本課程的學習與實踐，既能為土力學與地基基礎(chǔ) 、 混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu) 施工技術(shù)等打好必要的基礎(chǔ)，又能獨立解決一些實際力學問題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。四參考書目：土木工程力學 ，葛若東，陳素紅編，北京科學出版社，2004；建筑力學 ，周國瑾，施美麗，張景龍編著，同濟大學出版社，2007；石立安，建筑力學 ，華中科技大學出版社，2007.五考核形式：閉卷考試。六有關(guān)說明建筑力學基本上涵蓋了理論力學、材料力學、結(jié)構(gòu)力學全部知識，內(nèi)容較多，不同版本之間會有一定差異。因此，實際教學過程中，在控制課時總量的前提下，有些章節(jié)的學時應(yīng)該適當調(diào)整。七課程建設(shè)及改革摘要本課程既保持建筑力學內(nèi)容自我的系統(tǒng)性、連續(xù)性與完整性，又著重與實際工程的密切聯(lián)系、針對性、實用性強。（一） 、教學內(nèi)容1、內(nèi)容選取 針對性和適用性強 根據(jù)行業(yè)企業(yè)發(fā)展需要和完成職業(yè)崗位實際工作任務(wù)所需要的知識、能力、素質(zhì)要求，選取教學內(nèi)容，并為學生可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。首先是，根據(jù)高職培養(yǎng)目標是否需要，決定取舍。例如，運動學、動力學原本是理論力學部分的難點。土木工程專業(yè)本科生也要學運動學、動力學，占理論力學的 3 分之 2 以上，40 多課時；目的主要是用于研究設(shè)計抗震、防震結(jié)構(gòu)。但對于建筑工程技術(shù)專業(yè)的高職學生而言，培養(yǎng)目標中無抗震、防震研究的要求，所以在重組時，大刀闊斧將該部分完全刪了去。再如，大學物理、中學物理、建筑力學中都有力的概念、力的三要素、力的表示方法等，在重組教材時就沒再重復(fù)；仍不失建筑力學的連續(xù)性和完整性。再是，據(jù)高職培養(yǎng)目標的需要程度，決定詳略。 “扭轉(zhuǎn)”這一章，對機械工程專業(yè)的學生來講，必須精通，是個重點章節(jié)；而對于一般建筑結(jié)構(gòu)來說，受扭轉(zhuǎn)的情況相當少。所以，這一章，篇幅很少，只作一般介紹。而拉伸、壓縮、彎曲是主要受力變形形式，所以重點放在拉壓彎上。特別是彎曲，既是重點又是難點，采用了相當大的有篇幅。還有，有的內(nèi)容，例如，主應(yīng)力跡線圖，冷作硬化等，在理論知識結(jié)構(gòu)當中只是 相關(guān)章節(jié)中很微不足道的一小點點。但對于現(xiàn)場施工技術(shù)、現(xiàn)場施工管理工作來說，不可或缺，并且不能有一點馬虎、含糊，就安排了較大篇幅，并要求教師聯(lián)系實際反復(fù)講，講深講透，讓學生記一輩子?？傊槍Ω呗毰囵B(yǎng)目標教學實際需要，對教學內(nèi)容進行了較大力度的改革，全部內(nèi)容，徹底改變了過去教授力學知識的傳統(tǒng)模式，完全是為工作崗位應(yīng)有專業(yè)素質(zhì)需要服務(wù)的。目的明確，思路清晰，把握關(guān)鍵，突出重點，有繁有簡，避免了盲目性，把有限的學時和精力用到最需要的知識學習上，取得了“時”半功倍的效果，受到了學生和領(lǐng)導(dǎo)的好評。（見教學大綱、教案、課件和試驗實訓指導(dǎo)書）2、內(nèi)容組織 組織與安排合理 遵循學生職業(yè)能力培養(yǎng)的基本規(guī)律，以真實工作任務(wù)及其工作過程為依據(jù)整合、序化教學內(nèi)容，科學設(shè)計學習性工作任務(wù)，教、學、做相結(jié)合，理論與實踐一體化，實訓、實習等教學環(huán)節(jié)設(shè)計合理。按真實工作任務(wù)及其工作過程為依據(jù)，將建筑力學理論教學內(nèi)容整合為 10 個模塊，并與實習實訓等教學環(huán)節(jié)有機結(jié)合，合理安排（詳見實驗實訓大綱、試驗實訓指導(dǎo)書和教案） 。這 10 個模塊是：模塊 1（6 學時）：靜力學基礎(chǔ)。（力的概念，四個公理，荷載分類，約束及約束反力，受力圖）模塊 2（12 學時）：平面力系的合成與平衡。（力的投影；力矩和力偶；力的平移定理；平面匯交力、平面力偶系、平面一般力系的合成及平衡）模塊 3（28 學時）：桿件的四種基本變形的內(nèi)力、應(yīng)力和變形。（軸向拉壓桿、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲桿件的內(nèi)力計算；應(yīng)力及強度計算；變形及剛度計算）模塊 4（8 學時）：應(yīng)力狀態(tài)和組合變形。（平面應(yīng)力狀態(tài)的解析法；斜彎曲；壓、拉彎組合變形；偏心受壓）模塊 5（4 學時）：壓桿的穩(wěn)定計算。（壓桿穩(wěn)定的概念；細長壓桿的臨界力、臨界應(yīng)力的確定；壓桿的穩(wěn)定計算方法和提高壓桿穩(wěn)定的措施）模塊 6（6 學時）：桿件結(jié)構(gòu)的計算簡圖和結(jié)構(gòu)的幾何組成分析。模塊 7（12 學時）：靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算。（靜定梁；靜定平面剛架；靜定平面桁架；三鉸拱；靜定組合結(jié)構(gòu)）模塊 8(8 學時)：靜定結(jié)構(gòu)的位移計算。（靜定梁；靜定平面剛架；靜定平面桁架）模塊 9（20 學時）：超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算。（力法；位移法；力矩分配法）模塊 10(4 學時)：影響線及應(yīng)用。（靜定結(jié)構(gòu)的影響線；荷載最不利位置的確定；簡支梁的內(nèi)力包絡(luò)）課程內(nèi)容的模塊化對不同專業(yè)的不同需求不僅能量體裁衣，各取所需，又能靈活組織教學。3、表現(xiàn)形式 教材及相關(guān)資料齊全（見以下教材附圖）3-1 選用先進、適用教材或與行業(yè)企業(yè)合作編寫工學結(jié)合特色教材。3-1-1 選用高等院?！笆晃寰芬?guī)劃教材” （全國高校素質(zhì)教育教材研究編審委員會審定）選用的精品教材 編寫的工學結(jié)合特色教材編寫的工學結(jié)合特色教材 3-1-2 與行業(yè)企業(yè)合作編寫工學結(jié)合特色教材 3 本。 （見附圖）3-2 大綱、教案、課件、案例集、實訓實習項目、習題集、試題庫、學習指南等教學相關(guān)資料齊全，符合課程設(shè)計要求，滿足網(wǎng)絡(luò)課程教學需要。 （見課程網(wǎng)站）（二） 、教學方法與手段改革1、 、教學設(shè)計 教學模式 重視學生在校學習與實際工作的一致性，有針對性地采取工學交替、任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向、課堂與實習地點一體化等行動導(dǎo)向的教學模式，重視學生完成完整工作任務(wù)能力的培養(yǎng)。每一章節(jié)的所有概念、理論、原理、方法，甚至例題、習題，都堅持做到由實際問題導(dǎo)出，最終落實到解決實際問題上。例如第一章第一節(jié)，由就業(yè)崗位入手，引入了工程中的常用術(shù)語，概念；結(jié)構(gòu)的組成，各部分的實物及其在力學中的表示方法；結(jié)構(gòu)中每一部分的力學要求，使學生一開始就建立起了工程的概念，懂得了為什么要學習建筑力學，怎樣聯(lián)系實際學好力學，目的明確了，學習的主動性，積極性持久性普遍提高，不少學生能夠聯(lián)系實際提出問題請老師解答。每一章節(jié)的理論、公式、方法都由完整的工作任務(wù)或?qū)嶋H工程模型化導(dǎo)出，最終落實到培養(yǎng)學生完成完整工作任務(wù)的能力上。 。例如彎矩的概念和計算部分，讓學生觀察分析建筑物中的梁，由橫向外力彎曲變形彎矩危險截面，既然有危險截面就要找出危險截面方法是內(nèi)力和內(nèi)力圖。這樣概念、方法、公式的導(dǎo)出和應(yīng)用目的、應(yīng)用方法十分自然，學生容易接受。再如，拉（壓）彎、穩(wěn)定性計算講解，都有相應(yīng)的教學設(shè)計。（同課程整體設(shè)計，課堂教學與實際工作任務(wù)一體化的教學模式）2、教學方法 教學方法的運用 重視教學方法改革，根據(jù)課程內(nèi)容和學生特點，靈活運用案例分析、分組討論、情景設(shè)計、角色扮演、啟發(fā)引導(dǎo)等教學方法，引導(dǎo)學生積極思考、樂于實踐，提高教、學效果。 在教學活動中，根據(jù)課程內(nèi)容和學生特點，在老師講透有關(guān)概念、理論、公式和有關(guān)要求后，讓學生扮演技術(shù)人員和公司領(lǐng)導(dǎo)，交代任務(wù)，或分組或單人分頭獨立完成，然后，由學生和老師共同評點。學生熱情高，積極參與，認真思考，課堂氣氛活躍，教學效果好。（同課程整體設(shè)計和教案）3、教學手段 信息技術(shù)的應(yīng)用 運用現(xiàn)代教育技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，建立虛擬社會、虛擬企業(yè)、虛擬車間、虛擬項目等仿真教學環(huán)境，優(yōu)化教學過程，提高教學質(zhì)量和效率，取得實效。 根據(jù)高職培養(yǎng)目標、學生特點和建筑力學的四大任務(wù)，將課程內(nèi)容設(shè)計為現(xiàn)