结构力学(二)自学考试大纲.docx

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date结构力学(二)自学考试大纲结构力学(二)自学考试大纲结构力学（二）自学考试大纲（含考核目标）全国高等教育自学考试指导委员会 制订出版前言 为了适应社会主义现代化建设事业对培养人才的需要，我国在20世纪80年代初建立了高等教育自学考试制度。高等教育自学考试是个人自学、社会助学和国家考试相结合的一种高等教育形式是我国高等教育体系的重要组成部分。实行高等教育自学考试制度，是落实宪法规定的“鼓励自学成才”的重要措施，是提高中华民族思想道德和科学文化素质的需要，也是培养和选拔人才的一种途径。自学考试应考者通过规定的专业课程考试并经思想品德鉴定达到毕业要求的，可以获得毕业证书，国家承认学历，并按照规定享有与普通高等学校毕业生同等的有关待遇。经过20多年的发展，高等教育自学考试已成为我国高等教育基本制度之一，为国家培养造就了大批专门人才。 高等教育自学考试是标准参照性考试。为科学、合理地制定高等教育自学考试的考试标准，提高教育质量，全国高等教育自学考试指导委员会（以下简称“全国考委”）按照国务院发布的高等教育自学考试暂行条例的规定，组织各方面的专家，根据自学考试发展的实际情况，对高等教育自学考试专业设置进行了研究，逐步调整、统一了专业设置标准，并陆续制定了相应的专业考试计剥。在此基础上，全国考委各专业委员会按照专业考试计划的要求，从培养和选拔人才的需要出发，组织编写了相应专业的课程自学考试大纲，进一步规定了课程学习和考试的内容与范围，使考试标准更加规范、具体和明确，以利于社会助学和个人自学。 近年来，为更好地贯彻党的的十六大和全国考委五届二次会议精神，适应经济社会发展的需要，反映自学考试专业建设和学科内容的发展变化，全国考委各专业委员会按照全国考委的要求，陆续进行相应专业的课程自学考试大纲的修订或重编工作。全国考委土木水利矿业交通环境类专业委员会参照仝日制普通高等学校相关课程的教学基本要求，结合自学考试建筑工程专业（独立本科段）考试工作的实践组织编写了新的结构力学（二）自学考试大纲，现经教育部批准，颁发施行。 结构力学（二）自学考试大纲是该课程编写教材和自学辅导书的依据，也是个人自学，社会助学和国家考试的依据，各地教育部门、考试机构应认真贯彻执行。全国高等教育自学考试指导委员会 二零零七年六月-目录一、课程性质与设置目的1二、课程内容与考核要求2第1章 绪论2第2章结构的几何组成分析2第3章 静定结构的内力计算2第4章 静定结构的位移计算3第5章 超静定结构的内力与位移计算4第6章 移动荷载作用下的结构计算5第7章 矩阵位移法6第8章结构动力计算7三、有关说明与实施要求8（一）制订自学考试大纲的目的及其作用8（二）关于自学教材8（三）关于自学要求8（四）关于考核知识点及考核要求8（五）学习方法指导9（六）对社会助学的要求9（七）关于试卷结构及考试的有关说明10一、课程性质与设置目的 结构力学（二）是土木工程专业的专业基础课，在该专业中占有重要地位。 设置结构力学课程的目的是：在掌握了材料力学或工程力学（理沦力学和材料力学）的基础上进一步学习掌握杆件结构的计算原理和计算方法，了解各类结构的受力性能，培养结构分析与计算的能力，为学习相关的后续专业课程，为土木工程的设计和施工以及科学研究提供必要的理论知识和分析方法。 通过本课程学习，应达到以下要求： 1.了解结构的组成规律，能根据结构的组成选择相应的计算方法。 2.熟练掌握静定结构的内力计算方法。 3.掌握结构位移的计算方法。 4.掌握超静定结构的内力计算方法。 5.掌握移动荷载作用下的结构内力计算方法。 6.掌握结构矩阵分析方法。 7.掌握结构动力计算的基本理论和基本方法。 本课程的重点为静定结构和超静定结构的内力计算。难点是矩阵位移法和结构动力计算。 本课程的先修课程为工程力学（理论力学、材料力学）或结构力学（一），工程数学（线性代数）。 本课程内容兼顾没有学过结构力学（一）但学过工程力学（理论力学、材料力学）的自学者，因此课程内容包括结构力学（一）的内容但在内容上有所扩展，在要求上有所提高。后三章为结构力学（一）中没有的内容。本课程的知识将在钢筋混凝土结构、钢结构等后续课程中得到直接应用，并为学习建筑结构抗震设计和学习使用结构分析的计算机程序奠定基础。二、课程内容与考核要求第1章 绪论（一）自学要求本章讲授结构力学的研究对象、任务和结构的计算简图。通过本章学习，了解本课程要学习的内容，了解结构力学的研究对象和内容，理解结构的计算简图，理解各种支座和结点的约束特点，了解结构的类型。（二）考核要求 本章不单独命题。第2章 结构的几何组成分析（一）自学要求本章讲授结构的几何组成，它是确定结构分析方法的基础。通过本章学习，理解静定结构和超静定结构的静力特征和几何特征，理解静定结构的组成规则，掌握杆件体系的几何组成分析方法。本章重点为杆件体系的几何组成分析方法。（二）考核要求 本章不单独命题，但本章自学要求中提到的内容在后续章节中将有所应用，会反映在后续章节的考核知识点中。第3章 静定结构的内力计算（一）考核的知识点 多跨静定梁的内力计算，刚架的内力计算，桁架的内力计算，组合结构的内力计算，三铰拱的内力计算，静定结构的性质。（二）自学要求 本章讲授静定结构的内力计算由法，它是本门课程的基础。通过本章学习要熟练掌握多跨静定梁、刚架的内力图绘制方法熟练掌握桁架的内力计算方法掌握组合结构的内力计算方法，理解三铰拱的内力计算方法并了解其受力特点，理解静定结构的性质。本章重点为梁和刚架的内力图绘制方法。（三）考核要求1.多跨静定梁与刚架的内力计算要求达到“简单应用”的层次。（1）了解多跨静定梁的组成会区分基本部分和附属部分。（2）掌握支座反力的计算。（3）掌握指定截面的内力计算。（4）熟练掌握弯矩图的绘制方法。（5）掌握剪力图的绘制方法。（6）掌握轴力图的绘制方法。2.桁架的内力计算，要求达到“简单应用”的层次。（1）掌握“零杆”的判别方法。（2）熟练掌握结点法。（3）熟练掌握截面法。（4）熟练掌握指定杆件的内力计算。3.组合结构的内力计算，要求达到“简单应用”的层次。（1）了解组合结构的组成。（2）掌握组合结构的内力图绘制。4.三铰拱的内力计算，要求达到“领会”的层次。（1）理解三铰拱的受力特点。（2）会计算三铰拱的支座反力。（3）会计算三铰拱指定截面内力。（4）理解三铰拱的合理拱轴。5.静定结构的性质，要求达到“识记”层次。（1）了解无荷载就无内力，内力与荷载之外的因素无关。（2）了解局部平衡性。（3）了解构造变换性。（4）了解荷载的等效变换性。（5）了解内力解答的唯一性。第4章 静定结构的位移计算（一）考核的知识点荷载引起的位移计算支座位移引起的位移计算，温度变化引起的位移计算，互等定理（二）自学要求 本章讲授静定结构的位移计算方法，它是第5章和第8章的基础。通过本章学习要熟练掌握荷载引起的位移计算方法，掌握支座位移和温度变化引起的位移计算方法，理解互等定坪。本章重点为图乘法计算梁及刚架由荷载引起的位移。难点为变形体虚功原理的理解。（三）考核要求l.荷载引起的位移计算，要求达到“简单应用”的层次。（1）掌握单位力状态的确定方法。（2）会用单位荷载法计算桁架的位移。（3）理解围乘法及适用条件。（4）熟练掌握用图乘法计算梁及刚架的位移。2.支座位移引起的位移计算，要求达到“简单应用”的层次。（1）理解支座位移引起的位移计算公式。（2）掌握支座位移引起的位移计算。3.温度变化引起的位移计算，要求达到“简单应用”的层次。（1）理解温度变化引起的位移计算公式。（2）掌握温度变化引起的位移计算。4.互等定理，要求达到“领会”的层次。（1）理解虚功互等定理及适用体系。（2）理解位移互等定理。（3）理解反力互等定理。第5章 超静定结构的内力与位移计算（一）考核的知识点力法计算超静定结构的内力位移法计算超静定结构的内力，力矩分配法计算超静定结构内力，超静定结构的位移计算对称条件的利用超静定结构的特性。（二）自学要求本章讲授超静定结构的内力与位移的计算方法，它是本课程的核心内容。通过本章学习要熟练掌握力法和位移法，掌握力矩分配法，掌握利用对称条件简化计算，理解超静定结构的位移计算方法。本章重点为力法和位移法。难点为位移法。（三）考核要求1.力法计算超静定结构，要求达到“综合应用”的层次。（1）会判断超静定次数。（2）熟练掌握用力法计算荷载作用下梁及刚架的内力。（3）掌握用力法计算荷载作用下桁架的内力。（4）会计算支座位移引起的内力。（5）会计算温度变化引起的内力。2.位移法计算超静定结构，要求达到“综合应用”的层次。（1）会确定位移法基本未知量和基本结构。（2）熟练掌握用位移法计算荷载作用下梁及刚架的内力。3力矩分配法计算超静定结构，要求达到“简单应用”的层次（1）理解转动刚度、分配系数、传递系数、约束力矩的概念。（2）掌握用力矩分配法计算连续梁在荷载作用下的内力。（3）掌握用力矩分配法计算无侧移刚架在荷载作用下的内力。4.利用对称条件，要求达到“综合应用”的层次。（1）知道对称结构在对称荷载或反对称荷载作用下的内力、位移特点。（2）会将一般荷载分解为对称荷载与反对称荷载。（3）掌握利用对称条件取出半边结构计算的方法。5.超静定结构的位移计算，要求达到“综合应用”的层次。（1）知道用单位荷载法求超静定结构位移时可将单位力加在力法基本结构上。（2）掌握荷载引起的超静定结构的位移计算。6.超静定结构的特性，要求达到“领会”的层次。（1）了解超静定结构的内力分布与刚度的关系。（2）了解非荷载因素一般会使超静定结构产生内力。第6章 移动荷载作用下的结构计算（一）考核的知识点影响线的概念，做影响线的静力法，做影响线的机动法，影响线的应用。（二）自学要求 本章讲授移动荷载作用下的结构内力和支座反力的计算方法，本章引入影响线的概念，利用前面章节的方法来解决移动荷载作用下的内力计算问题，是相对独立的一章。通过本章学习要理解影响线的概念，掌握作影响线的静力法，理解作影响线的机动法，掌握利用影响线计算固定荷载作用下结构的内力及支座反力，掌握最不利荷载位置的确定方法。重点为做影响线的静力法，难点为做影响线的机动法。（三）考核要求1.影响线的概念，要求达到“领会”的层次。（1）理解影响线的概念。（2）会计算影响线的竖标值。2.做影响线的静力法，要求达到“简单应用”的层次。掌握用静力法做单跨静定梁的影响线。3.做影响线的机动法，要求达到“简单应用”的层次。（1）会用机动法做单跨静定梁的影响线。（2）会用机动法做多跨静定梁的影响线。（3）会用机动法做连续梁的影响线形状。4.影响线的应用，要求达到“综合应用”的层次。（1）掌握利用影响线求固定荷载作用下的结构内力及支座反力。（2）掌握利用影响线确定可以任意分布的均布荷载的最不利分布。（3）掌握行列荷载作用下具有三角形影响线的内力或支座反力的最不利荷载位置的确定。第7章 矩阵位移法（一）考核的知识点结构的离散化，单元分析，整体分析，内力计算。（二）自学要求 本章讲授结构矩阵分析方法之一的矩阵位移法，是编制计算机程序所采用的方法，它以第5章中位移法为理论基础，是相对独立的一章。通过本章学习要理解矩阵位移法中的一些基本概念，掌握矩阵位移的分析过程，包括离散化、单元分析和整体分析，能用它计算连续梁和刚架的内力。重点为结构刚度矩阵的集成、结点荷载矩阵的集成；难点为结构刚度矩阵的集成。（三）考核要求1.结构的离散化，要求达到“领会”的层次。（1）会将结构离敞成单元，会为单元、结点、结点位移编码。（2）理解整体坐标系和单元局部坐标系。（3）理解结构结点力、结点位移，单元杆端力、杆端位移，及它们的正负号规定。2单元分析，要求达到“领会”的层次。（1）理解单元杆端力与杆端位移的关系。（2）理解局部坐标系单元刚度矩阵中元素的物理意义。（3）理解局部坐标系单元杆端力和整体坐标系单元杆端力之问的关系。（4）理解局部坐标系单元刚度矩阵和整体坐标系单元刚度矩阵之间的关系。（5）理解坐标转换矩阵。（6）理解单元刚度矩阵的性质。（7）掌握单元固端力和单元等效结点荷载的计算。3整体分析，要求达到“简单应用”的层次。（1）掌握单元定位向量。（2）能用刚度集成法形成结构刚度矩阵。（3）理解结构刚度矩阵中元素的物理意义。（4）能利用结构刚度矩阵中元素的物理意义计算结构刚度矩阵中的指定元素。（5）理解结构刚度矩阵的性质。（6）掌握结构等效结点荷载、结构综合结点荷载的计算方法。4内力计算，要求达到“综合应用”的层次。（1）掌握矩阵位移法计算连续梁，作内力图。（2）掌握由已知的结点位移计算刚架的杆端力，作内力图。第8章 结构动力计算（一）考核的知识点 动力自由度的确定单自由度体系的自由振动计算，单自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动计算，多自由度体系的自由振动计算，多自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动计算，基本频率的近似计算。（二）自学要求 本章讲授结构动力计算方法，是结构力学的专题之一，它以前5章结构静力计算为基础讨论结构在动荷载作用下的结构分析问题，是相对独立的一章。通过本章学习要掌握动力自由度的确定，掌握单自由度体系的自由振动计算，掌握单自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动计算，掌握多自由度体系的自由振动计算，掌握多自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动计算，了解基本频率的近似计算，重点为单自由度体系的自由振动计算，难点为多自由度体系的自由振动计算。（三）考核要求1.动力自由度的确定，要求达到“领会”的层次。（1）理解体系的动力自由度。（2）会确定体系的动力自由度。2.单自由度体系的自由振动计算，要求达到“简单应用”的层次。（1）掌握自振频率和自振周期的计算。（2）理解自振频率和自振周期与外界因素无关。（3）理解阻尼对自振频率和周期的影响。3.单自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动计算，要求达到“综台应用”的层次（1）理解动力系数的概念。（2）理解动力系数与频比的关系。（1）理解阻尼对振幅的影响。（4）掌握无阻尼体系在简谐荷载作用下的动位移、动内力幅值的计算。4.多自由度体系的自由振动计算，要求达到“综合应用”的层次。（1）理解振型概念。（2）掌握计算两个自由度体系的自振频率和振型的方法。（3）理解振型的正交性。5.多自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动计算，要求达到“综合应用”的层次（1）了解简谐荷载作用下的两个自由度体系在平稳振动阶段的振动规律。（2）掌握两个自由度体系在简谐荷载作用下的稳态振幅计算。6.自振频率的近似计算，要求达到“领会”的层次。（1）理解能量法计算自振频率的计算公式。（2）了解能量法近似计算多自由度体系和无限自由度体系基本频率的方法、特点。三、有关说明与实施要求（一）制订自学考试大纲的目的及其作用 本课程自学考试大纲是根据建筑工程专业考试计划的要求，结合自学考试的特点而制定的。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和规定。 本课程自学考试大纲明确了结构力学（二）课程学习的内容以及深广度，规定出该课程自学考试的范围和标准，是编写自学考试教材结构力学（二）的依据，也是进行该课程自学考试命题的依据。（二）关于自学教材 结构力学（二）由全围高等教育自学考试指导委员会组编，张金生主编，武汉大学出版社2007年出版。（三）关于自学要求 自学要求中指明了课程的基本内容，以及对基本内容要求掌握的程度。 属于自学要求中的知识点，构成了课程内容的主体部分。因此，自学要求中的内容是自学考试中考核的主要内容。自学要求中对内容掌握程度的要求是依据专业考试计划和专业培养目标确定的。因此，在自学考试中将按自学要求中提出的掌握程度对基本内容进行考核。 在自学要求中，对其各部分内容掌握程度的要求由低到高分为四个层次，其表达用词是：了解、知道；理解、会；会用、掌握；熟练掌握。 为有效地指导个人自学和社会助学，在各章的自学要求中都指明了基本内容中的重点内容和难点内容。 本课程共6学分。（四）关于考核知识点及考核要求 课程中各章的内容均由若干知识点组成。在自学考试命题中知识点就是考核点。因此，课程自学考试大纲所规定的考试内容是以分解为考核知识点的形式给出。 因各知识点在课程中的地位、作用及知识自身的特点不同，自学考试中将对各知识点分别按四个认知层次确定其考核要求。这四个认知层次从低到高依次是： “识记”能对考试大纲中的定义、定理、公式、性质等有清晰准确的认识并能做出正确选择和判断。 “领会”要求对大纲中的概念、定理、公式、性质等有一定的理解，清楚它与有关知识点的联系和区别，并能给出正确的表达和解释。 “简单应用”会用大纲中各部分的少数几个知识点解决简单的计算、证明或应用问题。 “综合应用”在对大纲中的概念、定理、公式理解的基础上，会运用多个知识点经过分析，计算或推导解决稍复杂一些的问题。 需要特别说明的是，试题的难易与知识层次的高低虽有一定的联系，但二者并不完全一致，在每个认知层次都可以有不同的难度。（五）学习方法指导 结构力学（二）是一门实践性很强的应用学科，主要内容是结构的各种计算方法。掌握它主要从两个方面着眼，一是充分理解计算力法的实质和过程，二是使用这些方法来解题，在解题过程中提高对方法的掌握程度并加深对方法的理解。在学习时请注意下面一些问题。 1在开始学习第一章时，首先阅读考试大纲的相关章节，了解该章各知识点的考核要求，做到心中有数。 2学完一章后，应对照大纲检查是否达到了大纲所规定的要求。 3由于结构力学（二）各部分内容的关系紧密，前面知识是后面知识的基础，只有掌握了一个章节的内容后才能进行下一个章节的学习。特别是静定结构的内力计算部分是后续部分的基础，非常重要，不熟练掌握不要进行下一阶段内容的学习。 4不做一定量的习题不可能掌握结构力学（二），但也不能盲目多做题。要善于在做题中发现问题，找出规律，提高分析和解决问题的能力。（六）对社会助学的要求 1要熟知考试大纲对本课程总的要求和各章的知识点，准确理解对各知识点的要求达到的认知层次和考核要求，并在辅导过程中帮助考生掌握这些要求，不要随意增删内容和提高或降低要求。 2要结合典型例题，讲清楚基本概念、基本方法要突出重点不回避难点，使学生系统地掌握大纲所规定的学习内容。不要猜题、押题。 3要使学生了解，结构儿学（二）的学习中，做练习是非常重要的学习环节，即使听懂了不做练习题也是不行的。应要求考生课后认真地做一定量的习题。 4助学单位在安排本课程辅导时，授课时间建议小少于110课时，若在学完结构力学（一）后讲授，可酌情减少学时，各章授课学时分配和布置作作业习题列数的建议见下表。 章次内容学时数习题数一绪论1二结构几何组成分析510三静定结构内力计算2630四静定结构位移计算1215五超静定结构内力与位移计算2430六移动荷载作用下的结构计算820七矩阵位移法1625八结构动力计算1820总计110150（七）关于试卷结构及考试的有关说明 1.“识记”、“领会”、“简单应用”、“综合应用”四个认知层次的试题分数在试卷中所占比例约为：20:20:24:36。2试题的难度分为：易，较易，较难，难；相应的试题分数在试卷中所占比例约为：2:5:2:1。 3试题的题型有：单项选择题、填空题、计算题、分析计算题。4考试方式为笔试，闭卷；考试时间为150分钟；60分为及格线。考试时允许带钢笔、铅笔、三角板、橡皮等文具用品和无存储功能的计算器不允许带任何参考资料。