建筑力学iii课程实施大纲-土木工程学院-四川理工学院

建筑力学iii课程实施大纲-土木工程学院-四川理工学院内容摘要：

其进行几何组成分析，然后按相反顺序进行约束反力求解。 最后按分段叠加法画其弯矩图，再根据弯矩图画其剪力图。 静定 多跨梁举例 （多媒体和板书结合） 【 课堂提问 】 静定 跨静定梁的基本部分和附属部分的划分在有些情况下是否与所受的荷载有关系。 当静定结构只在基本部分受力时，附属部分是否产生内力。 16 由于多跨静定梁设置了带伸臂的基本部分，这不仅使中间支座处产生了负弯矩，它将降低跨中正弯矩 ； 另外减少了附属部分的跨度。 因此多跨静定梁较相应的多个简支梁弯矩分布均匀， 节省材料，但其构造要复杂一些。 【 课后思考、讨论及 作业安排 】 思考和 讨论 ： 静定 多跨 梁主要讲授结构的几何组成分析，解释为什么要从附属部分开始计算。 为什么说一般情况下， 静定多跨梁 的弯矩比一系列相应的简支梁的弯矩小。 作业： 习题、 3— 2 32 32 第 四 章： 静定刚架 （课次 /学时： 7/2） 【教学目标】 了解静定 刚架的组成特点； 掌握 静定刚架支座反力的计算。 【教学 内容 】 内容： 静定 刚架的组成特点 静定刚架支座反力的计算 重点： 静定 刚架 约束反力的求解。 难点： 多跨 静定 刚架约 束反力的求解。 【教学 方法 】 课堂讲授： 多媒体教学和板书结合。 【教学 实施过程 】 复习上节课的内容 ：（引导法） 引导学生回忆 静定梁约束反力的求解 方法和步骤 静定 刚架的组成特 点（讲授法） （ 1） 刚架的内部空间大，便于使用。 (2) 刚结点将梁柱联成一整体，增大了结构的刚度，变形小。 (3) 刚架中的弯矩分布较为均匀，节省材料。 17 静定 刚架的 约束反力计算 计算 （讲授法和举例法） （ 1） 悬臂刚架、简支刚架的 约束反力 由整体的三个平衡条件便可求出。 通过讲 2 个例子讲解 （多媒体和板书结合） （ 2）三铰刚架的 约束反力计算 一般方法 : ①以 整体 为研究对象列三个 平衡方程， ②从中间铰的位置截开、分为左、右两半部分， 取左 或 右半边建 立对中间铰求力矩的平衡方程 ； ③ 联解上面四个方程，即得到支座约束反力。 ④ 校核。 通过讲 1 个例子讲解 （多媒体和板书结合） （ 3） 多跨刚架的约束 反力 计算 需要分析其几何组成顺序，确定基本部分和附属部分。 先计算附属部分，在计算基本部分。 通过讲 2 个例子讲解 （多媒体和板书结合） 总结 对于静定刚架的约束反力的求解，只要遵循求解步骤与结构组成相反顺序，选择适当隔离体（结点 或部分），利用平衡条件，总可以求出全部反力。 【 课后思考、讨论及 作业安排 】 思考和 讨论 ： 静定刚架 支座反力多于三个时，怎样简便地计算支座反力。 作业 ： 习题 4 4 4 4 第 四 章： 静定刚架 （课次 /学时： 8/2） 【教学目标】 熟练掌握 截面法求静定刚架的内力 熟练掌握 刚架的 内力图的绘制 【教学 内容 】 内容： 静定刚架 内力 计算 18 静定刚架内力图的绘制 重点： 静定 刚架 内力的求解， 内力图的绘制； 难点： 叠加法绘制 静定 刚架 弯矩图； 【教学 方法 】 课堂讲授： 多媒体教学和板书结合。 【教 学 实施过程 】 复习上节课的内容 ：（ 提问法和 引导法） （ 1）提问 截面法求内力的方法。 （ 2） 引导学生回忆 叠加法绘制 弯矩图 的方法和步骤 静定刚架内力计算和内力图的绘制 （讲授法 和举例法 ） （ 1） 内力计算和内力图绘制的 步骤 ： ①求支座反力。 简单刚架可由三个整体平衡方程求出支座反力，三铰刚架及 多跨 刚架等，一般要利用整体平衡和局部平衡求支座反力。 ②求控制截面的内力。 控制截面一般选在支承点、结点、集中荷载作用点、分布荷载不连续点。 控制截面把刚架划分成受力简单的区段。 运用截面法或直接由截面一边的外力求出控制截面的 内力值。 ③根据每区段内的荷载情况，利用 “零平斜弯 ”及叠加法作出弯矩图。 作刚架 Q、 N 图有两种方法，一是通过求控制截面的内力作出；另一种方法是首先作出 M 图；然后取杆件为分离体，建立 力 矩平衡方程，由杆端弯矩求杆端剪力；最后取结点为分离体，利用投影平衡由杆端剪力求杆端轴力。 当刚架构造较复杂（如有斜杆），计算内力较麻烦事，采用第二种方法。 ④结点处有不同的杆端截面。 各截面上的内力用该杆两端字母作为下标来表示，并把该端字母列在前面。 ⑤注意结点的平衡条件。 内力计算 通过讲 2 个例子讲解 （多媒体和板书结合） （ 2） 刚架弯矩图对误判别 利用前述内力图与荷载、支承和联结之间的对应关系，可在绘制内力图时减少错误，提高效率。 另外，根据这些关系，常可不经计算直观检查 M 图的轮廓是否正确。 鉴于静定平面刚架 M 图的重要性，而初学者又常易搞错，故掌握 M图正误判别是很有益的。 弯矩图形状的判断 通过讲 2 个例子讲解 （多媒体和板书结合） （ 3） 刚架弯矩图绘制 19 如静定刚架仅绘制其弯矩图，往往并不需要求出全部反力，只需求出与杆轴线垂直的反力。 1） 、 悬臂刚架绘制弯矩图，可以不求反力，由自由端开始作内力图。 悬臂刚架 通过 1 个例子讲解 （多媒体和板书结合 ） 2）、 简支型刚架弯矩图，往往只须求出一个与杆件垂直的反力 ,然后由支座作起。 简支刚架 通过 1 个例子讲解 （多媒体和板书结合） 3）、 三铰刚架弯矩图，往往只须求一水平反力 ,然后由支座作起。 三铰刚架 通过 1 个例子讲解 （多媒体和板书结合） 【 课堂提问 】 静定刚架与梁相比，力学性能有什么不 同。 内力计算上有哪些异同。 【 课后思考、讨论及 作业安排 】 思考与讨论： 刚架的刚结点处内力图有何特点。 作业 ： 习题 41 41 41 421 第 四 章： 静定刚架 （课次 /学时： 9/2） 【教学目标】 熟练掌握 刚架的 内力图的绘制 【教学 内容 】 内容： 静定刚架内力图的绘制 讲习题 重点： 静定 刚架 内力的求解， 内力图的绘制； 难点： 叠加法绘制静定 刚架 弯矩图； 【教学 方法 】 课堂讲授： 多媒体教学和板书结合。 【教学 实施过程 】 复习上节课的内容 ：（引导、归纳总结法） 引导 学生回忆 静定刚架内力计算和内力图绘制 的方法和步骤 ， 归纳总结 刚架内力计算和内力图的绘制部分，重点 控制截面的确定以及区段叠加法在刚架中的应用，强调“单刚结点”弯矩图的特点； 刚架弯矩图绘制 4）、多跨刚架绘制弯矩图时，可以利用弯矩图与荷载、支承及连结之间 的对应关系，不求或只求部分约束力。 以铰支座、铰结点、自由端作为切入点，先作附属部分，后作基本部分。 20 多跨刚架 通过 1 个例子讲解 （多媒体和板书结合） 5）、对称性结构作内力图要注意利用对称性： 对称结构在对称荷载作用下，反力和内力都呈对称分布，弯矩图和轴力图对称，剪力图反对称；对称结构在反对称荷载作用下，反力和内力都呈反对称分布，弯矩图和轴力图反对称，剪力图对称。 对称结构 通过 1 个例子讲解 （多媒体和板书结合） 讲习题 （板书讲解） 通过批改作业，根据学生作业中出现的问题，针对性的分析讲解前面本章节作业。 【 课后思考、讨论及 作业安排 】 思考与讨论： 计算杆件截面内力时。 你产生过什么错误。 怎样才能避免这些错误。 作业 ： 、 42 42 42 42 第 五 章： 三铰拱 （课次 /学时： 10/2） 【教学目标】 了解 三铰拱 的特点 ； 熟练掌握 三铰拱 反力和内力计算 ； 理解 三铰拱 的受力特性。 【教学 内容 】 内容： 三铰拱的组成与类型 三铰拱 反力 和内力 计算 三铰拱的合理拱轴线 重点： 三铰拱 内力计算 ；三铰拱的合理拱轴。 难点： 三铰拱 内力计算； 【教学 方法 】 课堂讲授： 多媒体教学。 【教 学 实施过程 】 复习上节课的内容 ：（ 引导 法） 引导 学生回忆前面梁和刚架内力计算和内力图的绘制方法及步骤及内力图的特点 ，提醒学生注意 比较三铰拱的分析及内力 与前面两种结构（梁和刚架） 有何异同。 三铰拱的组成与类型 （讲授法 、举例法 、归纳总结法 ） 21 三铰拱是一种静定的拱式结构，在大跨度结构上用料比梁省，因而在桥梁和屋盖中广泛应用。 拱的各部名称如下： 拱的基本特点是在竖向荷载作用下会产生水平推力。 水平推力的存在与否是区别拱与梁的主要标志。 带拉杆的拱：在屋架中，为消除水平推力对墙 或柱的影响，在两支座间 增加一拉杆，由拉杆来承担水平推力。 铁路拱桥：在桥梁中为了降低桥面高度，可将桥面吊在拱上。 如下图。 当两支座在同一水平线上时，称为等高拱或平拱，否则称为斜拱。 三铰拱 反力 和内力 计算 分析竖向荷载作用下三铰拱 反力 和内力 时，与同跨度、同荷载的简支梁相对比，以便于计算和对比分析拱的受力性质。 （ 1） 反力计算公式： 由三个整体平衡方程和半边对中间铰取矩平衡可推出三铰拱的反力计算公式： 注： ①该组公式仅用于：两底铰在同一水平线上且承受竖向荷载。 ②三铰拱的反力与跨度、矢高（即三铰的位置）有关，而与拱轴线的 形状无关。 22 ③ 水平推力与矢高成反比。 （ 2） 内力计算公式： 由截面法可推出三铰拱的内力计算公式为： 注： ① 该组公式仅用于两底铰在同一水平线上 ,且承受竖向荷载； ② 在拱的左半跨 φ 取正右半跨取负； ③ 仍有 Q=dM/ds 即剪力等零处弯矩达极值； ④ M、 Q、 N 图均不再为直线。 ⑤ 集中力作用处 Q 图将发生突变。 ⑥ 集中力偶作用处 M 图将发生突变。 通过 1 例子讲解（件教材 P6263） 归纳总结： 拱的 优 特点： 在竖向荷载作用 下能产生水平反力。 水平反力产生负弯矩，可以抵消一部分正弯矩，与简支梁相比拱的弯矩、剪力较小，轴力较大（压力） ， 应力沿截面高度分布较均匀。 节省材料，减轻自重，能跨越大跨度。 宜采用耐压不耐拉的材料 ，如砖石混凝土等。 有较大的可利用空间。 拱的 缺点是 ：拱对基础或下部结构施加水平推力，增加了下部结构的 材料用量。 三铰拱的 合理拱轴线 在给定荷载作用下使拱内各截面弯矩剪力等于零 ,只有轴力的拱轴线 由 M（ x） =M176。 (x)－ Hy(x)=0 可得合理拱轴线方程为 ： y(x)= M176。 (x)/H 在荷载、跨度、矢高 给定时， H 是一个常数 . ∴合理拱轴线与相应的简支梁的弯矩图形状相似，对应竖标成比例在荷载、跨度给定时，合理拱轴线随 f 的不同而有多条 ， 不是唯一的。 23 （ 1） 三铰拱在满跨均布荷载作用下的合理拱轴线 （ 2） 静水压力作用下，合理拱轴线圆弧曲线。 （ 3） 填土重量作用下，合理拱轴线是悬链线。 【 课堂提问 】 为什么三 铰拱比梁更能发挥材料的作用。 【 课后思考、讨论及 作业安排 】 思考与讨论： 三铰拱屋架中常加拉杆，为什么。 24 作业 ： 、 5 5 第 六 章： 静定桁架和组合结构 （课次 /学时： 11/2） 【教学目标】 了解 桁架的特点及分类； 熟练掌握 结点法求桁架杆的内力。 熟练掌握 零杆的判断。 【教学 内容 】 内容： 桁架的特点及分类 结点法求桁架杆的内力 零杆的判断 重点： 结点法求桁架杆的内力。 难点： 零杆的判断 【教学 方法 】 课堂讲授： 多媒体教学。 【教学 实施过程 】 复习上节课的内容 ：（ 提问法 ） （ 1） 三铰拱 内力计算是否可以用截面法。 为什么。 （ 2） 三铰拱 内力特性。 （ 3） 三铰拱 在两种特殊荷载作用下的合理轴线是什么。 桁架的特点及分类 （讲授法） 25 桁架是由梁演变而来的 ，将桁架 离中性轴近的未被充分利用的材料掏空，就得到图所示的梁（ 1） 为简化桁架的计算，常假定： ①结点都是光滑 的铰结点。 ②各杆都是直杆且通过铰的中心。 ③荷载和支座反力都作用在结点上。 根据上述假定，桁架的各杆为二力杆，只承受轴力。 （ 2） 桁架的分类 ： 按几何构造特点，桁架可分为三类。 ①简单桁架 ： 由基础或一个基本铰结三角形开始，而组成的桁架。 ②联合桁架 ： 由几 个简单桁架按几何不变体系的组成规律联合组成的桁架。 ③复杂桁架 ： 不按上述两种方式组成的其它形式的桁架。 通过多媒体放映例子。