学习情境教学设计

课程描述《建筑力学》课程标准一、课程定位《建筑力学》是建筑工程专业的一门重要技术基础课。

本课程的任务是使学生具备建筑力学的基础知识，掌握正确的受力分析和力系的破坏平衡条件。

对工程结构中杆件的强度问题具有明确的概念和一定的计算能力。

初步掌握杆件体系的分析方法，初步了解常用结构形式的受力性能。

掌握各种结构在荷载作用下维持平衡的条件以及承载能力的计算方法，为解决工程实际问题提供理论基础，使所设计的构件即安全合理，又经济实用。

本课程是后续专业课,如钢筋混凝土与砌体结构、钢结构、土力学与地基基础等专业课程的基础。

学习本课程要求有较好的数学基础知识，将建筑力学划分为9个学习情境。

二、课程教学目标●掌握静力学的基本概念（力、刚体、约束及约束反力）；●掌握静力学的几个公理；●会画受力图；●掌握平面汇交力系合成与平衡的几何条件；●掌握平面汇交力系合成与平衡的解析条件；●掌握力矩、力偶的概念，力偶的性质；●掌握平面力偶系的合成和平衡条件；●掌握力的平移定理，平面一般力系的合成；●掌握平面一般力系的平衡条件，会列平衡方程，会求支反力；●掌握材料力学的几点基本假设，杆件变形的几种基本形式；●掌握内力应力的概念会用截面法求内力；●掌握轴向拉伸和压缩时的内力，会画轴力图；●掌握轴向拉、压杆横截面上的正应力，压杆的变形，虎克定律；●掌握梁的弯曲及梁的类型，梁的内力；●会画梁的内力图；●掌握平面图形的几何性质；●掌握结构的计算简图及其分类，荷载及其分类；●掌握平面体系的自由度，及约束，几何不变体系的组成规则；●会对平面体系进行几何分析，掌握静定结构与超静定结构的概念；●会画多跨静定梁的内力图；●了解静定刚架、静定桁架的内力图；●了解力矩分配法的基本原理；三、课程整体设计思路根据课程教学目标，从建筑施工企业、监理企业、造价咨询公司邀请行业专家，针对岗位任职要求，与本课程的教学团队共同研究、开发和设计课程教学内容。

培养学生运用所学相关课程知识，掌握建筑力学的基本概念、基本理论和基本方法去分析实际工程中杆件及结构的主要受力状态，为结构的设计提供内力、应力、变形和稳定性等计算参数以及基本分析方法，培养学生学会运用建筑力学的知识去分析工程实际中的有关问题并为学习专业课程和进一步学习准备条件。

四、学习情境内容情景一（一）绪论（二）静力学的基本概念情景二（三）平面汇交力系情景三（四）力矩和平面力偶系情景四（五）平面一般力系情景五（六）材料力学的基本概念（七）轴向拉伸和压缩情景六（八）梁的弯曲情景七（九）结构的计算简图（十）平面体系的几何组成分析情景八*（十一）静定结构的内力分析*（十二）静定梁*（十三）静定刚架*（十四）将定行架情景九*（十五）力矩分配法五、学习领域（课程）整体教学设计六、学习领域（课程）课时分配七、学习情境教学设计：1 绪论Ⅰ、教学目的及教学要求本章主要介绍建筑力学的研究对象与基本任务。

重点讨论建筑结构的计算简图、变形体的基本假设和杆系结构的分类，以及杆件体系的几何组成分析。

目的是对建筑力学有全面的认识和为后续内容奠定基础。

教学要求：1.了解建筑力学的研究对象与任务;2.熟练杆系结构分类和荷载分类；3.熟悉变形体的基本假设;4.熟悉掌握杆件体系的几何组成分析；5.熟练掌握结构的计算简图。

Ⅱ、教学内容建筑力学的研究对象和任务，变形固体及其基本假设，结构的计算简图，平面杆件结构和荷载的分类，平面体系的几何组成分析。

Ⅲ、教学建议平面体系的几何组成分析是本章的重点和难点，本书只做了简单的介绍，需加强教学环节，并让学生多作练习。

2 静力学基础知识Ⅰ、教学目的及教学要求在明确力的概念、平衡的概念、静力学公理、常见约束及相应约束反力的基础上，能对单个物体和简单的物体系统进行正确的受力分析并绘出受力图。

Ⅱ、教学内容：1、力和平衡2、静力学公理3、约束与约束反力4、受力图5、荷载Ⅲ、教学建议在学习本章内容时应该在掌握力的概念、静力学公理以及常见约束的基础上，进行物体的受力分析。

所以，理解基本概念和基本理论很重要。

在分析两物体间的相互作用力时，要注意作用力与反作用力之间的关系。

作用力的方向一旦确定，反作用力的方向就必定与它相反，不能再随意假设。

在画物体系的受力图时，注意不要画两物体间的相互作用力。

3 平面任意力系一、力对点的矩·平面力偶系Ⅰ、教学目的及教学要求本部分研究力对点的矩的概念及其计算，还研究组成力系的力偶。

其目的是这些知识不仅在实际中有重要意义，而且还为学习下一章平面一般力系打下基础。

教学要求：掌握力矩的概念和计算，合力矩定理及其应用；掌握力偶的概念、力偶的基本性质以及平面力偶系的合成和计算。

Ⅱ、教学内容1、力矩2、力偶3、平面力偶系的合成和平衡Ⅲ、教学建议学习本部分内容时注意理解力矩和力偶的概念，特别是力偶的概念与力的不同，力偶有其自身的特点。

二、平面一般力系Ⅰ、教学目的及教学要求本部分是静力学的重点章节。

主要研究平面一般力系的合成和平衡问题。

平面一般力系是工程实际中最常见也是最重要的力系。

学习的目的是让学生应用平面一般力系的平衡方程求解物体的约束反力。

教学要求：要求掌握力的平移定理和平面一般力系的简化结果；能熟练应用平面一般力系的平衡方程求解单个物体和简单物系的约束反力；了解考虑滑动摩擦时的平衡问题。

Ⅱ、教学内容1、力的平移定理2、平面一般力系向平面内任一点的简化3、平面一般力系简化结果的讨论4、平面一般力系的平衡条件及平衡方程5、平面平行力系的平衡方程6、物体系统的平衡Ⅲ、教学建议学习本部分内容时，可结合实际工程中常见力学问题学习。

课后多做练习，以加深理解和记忆。

4 空间任意力系Ⅰ、教学目的及教学要求本部分主要研究空间任意力系的合成和平衡问题。

空间任意力系是工程实际中最常见也是最重要的力系。

学习的目的是让学生应用空间任意力系的平衡方程求解物体的平衡。

教学要求：要求掌握力的合力投影定理和合力矩定理；能熟练应用空间任意力系的平衡方程求解物体和简单物系的平衡；熟悉物体的重心。

Ⅱ、教学内容1、空间汇交力系2、力对点的矩和力对轴的矩3、空间力偶系4、空间任意力系向一点的简化5、空间任意力系的平衡方程及应用6、重心本章重点：空间任意力系的平衡方程及应用；重心。

5 截面的几何参数Ⅰ、教学目的及教学要求本章从定义出发，主要研究平面图形的几何性质。

重点是静矩、惯性矩和惯性积的概念和惯性矩的计算。

其主要目的是为解决构件的强度、刚度和稳定性计算问题提供基本理论和计算式，同时，也是为建筑结构的内力计算提供理论基础。

教学要求：建立平面图形的静矩、形心惯性矩、惯性积的概念；记住矩形和圆形惯性矩的计算结果；掌握惯性矩的平行移轴定理；学会应用平行移轴公式计算组合图形对形心轴的惯性矩。

Ⅱ、教学内容1、静矩和形心2、惯性矩·极惯性矩·惯性积3、组合图形的惯性矩4、主惯性轴·主惯性矩Ⅲ、教学建议学习本部分内容时，只要记住公式的来源和计算结果，以备以后用。

6 内力及内力图Ⅰ、教学目的及教学要求本章主要研究杆件在轴向拉伸和压缩时内力计算、剪切变形的受力特点和内力，了解圆轴扭转时的内力，梁、刚架、桁架和交结排架的内力分析及剪力图和弯矩图的绘制。

能掌握简单的梁在集中力、力偶、均布荷载作用下内力图的特征和规律，并应用它们简捷地绘制内力图；学会应用叠加原理绘制弯矩图。

Ⅱ、教学内容1、内力的概念2、轴心拉压杆的内力及内力图3、扭转轴的内力及内力图4平面弯曲梁的内力及内力图5、轴向拉、压杆的变形、虎克定律6、多跨静定梁、斜梁的内力及内力图7、静定平面刚架的内力及内力图8、静定平面桁架的内力及内力图9、静定组合结构10、较拱Ⅲ、教学建议本章轴向拉伸与压缩是受力构件的一种最简单、最基本的变形形式。

实际工程结构中，起重机的吊索、房屋中的某些柱子、桁架中的杆件，在荷载作用下就要产生轴向拉伸或压缩变形。

所以，学习时结合实际情况学习。

要求掌握扭转的一些基本概念，熟悉实用计算，为学习建筑结构的学习作好准备。

掌握内力图的特征和规律，逐步达到能正确地、熟练地、迅速地绘制内力图的要求。

7 应力和变形Ⅰ、教学目的及教学要求本章研究正应力和剪应力以及与之对应的正应力强度条件和剪应力强度条件。

所以，学习本章的目的是要我们知道构件在外力作用下要满足足够的强度、刚度的条件是什么，以及提高构件的抗弯强度和抗弯刚度的措施是什么。

教学要求：初步了解轴心拉压杆、扭转轴、平面弯曲梁的应力公式的推导过程及其平面假设；熟练地掌握梁弯曲时横截面上正应力的分布规律，横截面上各点正应力的计算及正应力强度条件的应用；了解矩形截面梁剪应力的分布规律，学会计算矩形截面梁的剪应力，学会计算工字型、圆形截面梁的最大剪应力，学会利用剪应力强度条件进行剪力强度校核。

Ⅱ、教学内容1、轴心拉压杆的应力和变形2、扭转轴的应力和变形3、平面弯曲梁的应力4、平面弯曲梁的变形5、组合变形构件的应力Ⅲ、教学建议本章是在前一章知道了结构上最大内力和最大内力位置的基础上，研究梁横截面上的应力分布规律和应力计算公式，进而建立强度条件的。

因此，本章内容是前一章内容的延续，前后两章结合学习。

8 强度计算和刚度计算Ⅰ、教学目的及教学要求本章从材料的力学实验出发，认识各种材料在强度、刚度上的性能，从而为构件建立强度和刚度条件，进而对各种构件进行强度计算和刚度计算。

教学要求：初步掌握材料性能的实验研究方法；学会用构件的强度条件和刚度条件分析计算。

Ⅱ、教学内容1、材料的力学性能2、构件的强度条件和刚度条件3、轴心拉压杆的强度条件4、扭转轴的强度计算和刚度计算5平面弯曲梁的强度计算和刚度计算Ⅲ、教学建议本章内容掌握上有一定难度，因此，学习时必须反复看书，注意理解概念和理论，通过多做练习来加深理解和记忆。

9 轴心压杆的稳定性计算Ⅰ、教学目的及教学要求本章主要研究压杆的稳定性问题。

其目的在于要求掌握压杆的稳定性校核以及提高压杆稳定性的一般措施。

教学要求：明确压杆失稳，临界力的概念；掌握欧拉公式及其范围Ⅱ、教学内容1、压杆稳定性的概念2、临界力3、压杆的稳定性的计算4、提高压杆稳定性的一般措施Ⅲ、教学建议学习时正确理解基本概念、基本理论和基本公式。

10 静定结构的位移计算Ⅰ、教学目的及教学要求本章是在前面的第二篇梁的位移的计算的基础上，研究刚架、桁架以及桁架组合结构的位移计算。

本章的教学目的是在结构设计中，为了验算结构的变形是否在允许的范围内以及在施工中需要估算出结构的可能变形大小，以便作出相应的措施，同时，本章的位移计算也是为超静定结构计算作准备。

教学要求：掌握单位荷载法，能正确计算简单结构在荷载及支座移动作用下的位移；掌握图乘法及其应用条件，熟练地应用图乘法计算梁和刚架的位移；熟练掌握桁架的位移计算；Ⅱ、教学内容1、位移的概念及位移计算的目的2、功与荷载引起的位移计算公式3、静定桁架在荷载作用下的位移计算4、静定梁和静定刚架在荷载作用下的位移计算5、图乘法6、桁梁组合结构及变截面柱的位移计算Ⅲ、教学建议本章内容涉及积分，对于大专层次学生有一定难度，但用图乘法计算就简单得多。