導語：如何才能寫好一篇結構力學，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

B、有必要C、沒必要

D、無所謂（2）通過定性結構力學學習，你覺得有收獲嗎？A、收獲很大

B、收獲較大C、收獲較小

D、沒收獲（3）你對定性結構力學的感覺如何？A、興趣很濃厚　B、興趣較大C、興趣一般

D、不喜歡（4）你認為定性結構力學課程的教學方式，最好采用何種方式？A、單獨設課B、在結構力學課程中作為一個獨立內容講授C、融合在結構力學課程的各個知識點中講授D、其它（請列出）（5）你認為定性結構力學教學以多少學時比較合適？A、4~6學時

B、8~10學時C、12~14學時

D、16學時以上（6）你認為定性結構力學的教學題材應取自哪里？A、工程實踐

B、日常生活C、教材中的示例　D、其它（請列出）（7）你認為定性結構力學分析的內容應包括哪些方面？A、結構計算的分析　B、計算思維的分析C、力學現象的分析　D、其它（請列出）（8）你認為定性結構力學的考核方式可采取哪種形式？A、筆試

B、小論文C、面試

D、其它（請列出）（9）你認為以下工作中，會涉及到定性結構力學的有哪些？A、科學研究

B、結構設計C、工程施工

D、工程監理（10）你平時在做結構力學作業時，計算結束后，有無對結果進行定性分析？A、每次都有

篇2

摘要：結構力學是一門系統性較強的土木工程類專業基礎課，本文從結構力學課程特點入手，分析了當前二本院校土木工程專業結構力學教學過程中出現的問題，從教學方法、教學手段及教學改革等方面論述了問題的改進措施。本文對二本院校結構力學教學實踐有一定的借鑒意義。

關鍵詞：二本院校；結構力學；教學實踐；改進措施

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0158-02

結構力學是土木工程類專業一門重要的專業基礎課，其任務是根據力學原理研究結構在外力及其他因素作用下結構的內力和變形，結構的強度、剛度、穩定性和動力反應，以及結構的組成規律和受力性能[1]。學生具備扎實、系統的工程結構分析和計算的能力，可為后續專業課程的學習，工作后從事結構設計、施工，及繼續深造進行科學研究打好力學基礎。

一、結構力學課程特點

結構力學各章之間系統性較強，知識點之間緊密聯系[2]，結構的幾何構造分析與結構內力分析計算密切相關，靜定結構的內力求解、位移計算是超靜定結構求解計算的基礎。

結構力學及其先修課程高等數學、材料力學及理論力學的學習度都需要嚴密及較高的邏輯思維能力，二本院校土木工程專業學生的高考數學、物理入校成績整體相對不高，邏輯思維能力相對較弱，對高等數學、大學物理、材料力學、理論力學、結構力學等土木工程類基礎課程或專業基礎課程的學習能力相對較差，造成二本院校土木工程專業學生在學習結構力學時積極性不高。因此，針對二本院校土木工程專業結構力學課程的教學實踐，有必要進行認真的思考和研究，本文根據作者幾年來在二本院校土木工程專業結構力學的教學經歷，探討二本院校土木工程專業結構力學

教學面臨的問題，并提出一些相應的改進措施。

二、二本院校結構力學教學面臨的問題

1.學生先修課程掌握較差。正如前所述，由于學生在學習材料力學、理論力學等先修課程時，很多知識點掌握不牢固，有些學生材料力學、理論力學期末考試靠突擊學習，僅掌握考點知識，而沒有整體把握力學知識點之間的邏輯關系，造成在結構力學的學習中，新知識點的學習涉及到先修課程，老師不做講解時，學生通常不能建立新舊知識點的聯系。而且隨著結構力學課程的深入，新知識內容數量的增加，學生不理解、沒掌握的知識點越多，有些會逐漸喪失對結構力學的學習興趣[3]。

2.學生自主學習能力較差。在結構力學上課過程中，通過與學生的交流，學生在課下預習和復習的比較少，作業存在抄襲的現象，主要原因是學生學習的自主能力較差，在大學階段沒有養成良好的學習習慣，玩電腦游戲現象比較嚴重。而且學生對結構力學煩瑣的計算過程沒有耐心，上課過程中在講解跨度時間較長的理論推導過程或者習題時，學生后半段容易走神和不耐煩。

3.政策性導向影響。在國家高校新課程改革的大背景下，實踐性教學越來越受到重視，很多院校都在縮減專業基礎課的課時，擴大和增加實踐課程的門類和課時，這更減少了學生在學習結構力學上的時間，而結構力學課程特點是必須有大量的習題訓練來保證學習質量。

三、結構力學課程改進措施

通過對結構力學課程特點、面臨問題的分析及現代課程的發展趨勢，在結構力學教學實踐過程中，應做好以下幾點。

1.因材施教，精講多練。對入學基礎相對較弱的二本院校學生，結構力學的講解應追求解題思路簡單化，不深究教材中結論性概念原理，加強結論性概念的應用，合理分配各知識點之間的關系和時間。課上應多留給學生一些做習題的時間，做完后老師再講解及與學生討論，加深學生對解題思路的理解和認識。對于邏輯思維較強、善于思考的學生，概念性原理的探究可以與老師課下交流，或通過網絡交流，這樣既滿足了大多數學生的需求，也照顧了個別學生的需要。對結構內力、位移的認識和求解，靜定結構的學習是關鍵，尤其是對二本院校學生，靜定結構部分應細講，多練習，讓學生真正理解求解各種靜定結構內力、位移的實質，掌握畫內力圖的方法，這樣才可以對后續超級靜定結構的學習打下堅實的基礎，因為實際的土木工程結構以超靜定結構居多，超靜定結構計算過程及方法，都包含著靜定結構的計算方法。否則，如果學生沒有理解與掌握靜定結構部分的內力求解思路及畫內力圖的方法，對后續課程逐漸喪失了學習興趣及學習動力，這也是學生覺得結構力學難學的重要原因。

2.溫故知新，激發學習興趣。大學課程的課時安排，一般結構力學每周3次或2次課，兩次課之間跨越周期較長，以現在大學生的學習習慣和結構力學系統性的課程特點，兩次課之間第二次上課的時候，上節課的知識點有可能忘記或模糊，如果講新的知識點，有些學生往往會聽不懂或不理解，所以，在講解新知識之前，應加強與先學知識的銜接，和學生一塊回憶上節課的學習內容；在新課講解過程中，如果遇到大部分學生遺忘的先修課程的知識點，教師也應該給學生簡單提醒，指出屬于哪門課程、哪個地方W到過，這樣就會減少學生對舊知識遺忘的失落感，激發學生對新知識的學習興趣。

3.板書為主，多媒體為輔。結構力學主要是對桿件結構體系內力及位移的求解，對理科基礎較差、邏輯思維能力較弱的二本院校土木工程專業學生，求解過程的推導必須在黑板上逐步詳細的書寫，板書更容易讓學生理解和加深印象，邊板書邊講解，推導講解速度不能太快，給學生一個思考和接受的過程，速度過快，學生對新知識點不理解，越容易喪失學習結構力學的興趣。教材中文字描述主要是對求解過程的敘述，這些在講解過程中就可以表達清楚，不用再在多媒體課件中展示，結構力學多媒體課件的應用主要是例題與習題的數量較多，為節省時間，講解例題、習題時，可以把例題與習題的題意和題圖在多媒體課件中展示[4]，而例題與所要講習題的推導求解過程仍需要逐步詳細的板書。

4.課前預習，課上討論，課后復習。勤能補拙，對二本院校的土木工程專業學生，如果想學好結構力學，必須苦下功夫。課前老師給學生布置相應的預習任務，讓學生提前把上課要講的新課提前預習，為激發學生提前預習興趣，可以布置一些簡單的內容，上課時給學生留出一定時間，讓學生講解，或拿出一個例題，讓學生分組討論，小組選定一個學生進行講解；課后布置一定的課下作業，為督促學生完成作業，每節課前應簡單分析評價學生的作業完成情況和完成作業過程出現的問題。

5.教學方式的改革。隨著時代的進步，大學課程改革也隨著快速發展，由最初的單純靠教師在黑板板書，到多媒體課件的應用，而隨著網絡的發展，MOOC、微課、在線開放課程逐漸成為課程改革發展的重點。結構力學作為一門學生認為最難的土木工程專業基礎課，對二本院校土木工程專業學生更是如此，網絡視頻課程的出現與發展對結構力學課程優勢更明顯，學生可以在網上對難度較大或不明白的地方反復聽、反復看，也可以暫停下來，進行思考與消化。并且在線開放課程還有與教師互動的環節，學生網上在線與教師的討論與互動既避免學生了閉門造車，又督促學生按進度進行學習。MOOC與網絡視頻開放課程的課后作業可以讓學生對網絡學習效果進行自我檢測，以便總結學習經驗和方法，為后面的學習予以指導。

課堂講課內容與網絡課程教學內容如何平衡？“翻轉課堂”的出現很好地解決了這個問題，MOOC與網絡視頻開放課程的學習，可以讓老師了解學生的自主學習狀況，對學生自主學習出現的問題，教師可以設定相關的習題和主題，通過教師和學生、學生和學生之間進行討論互動，以此來實現教師在課堂上給予針對性的輔導，促進學生知識的吸收內化過程。“翻轉課堂”，學生也可以提出自己在MOOC與網絡視頻開放課程學習中出現的問題，以便與其他同學和老師進行交流和討論。

參考文獻：

[1]龍馭球，包世華.結構力學[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]賈紅英，劉鳴，王新華.結構力學教學采用誘思探究法的實踐[J].理工高教研究，2008，27（4）：122-123.

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關鍵詞：結構力學；教學改革；

中圖分類號：O342文獻標識碼：A

結構力學是本科土木工程類專業的一門主干課程，其與另外幾門力學如材料力學、理論力學相比，更注重于概念和技巧，因此我們在實際教學過程中除講授基本的知識外，更要注意培養學生的能力和技巧，如此方能取得事半功倍的效果。

一、教學形式的改革

課堂教學中教師處于傳統的核心位置，學生多數時候屬于被動的接受，此種方式不利于教學質量的提高，尤其對于結構力學這門技巧性較強的科目來說，學生的主動參與，積極性和創造性的培養，對于學好這門課程至關重要。

1、提問式教學

怎樣把學生的積極性調動起來，首先就要注重問題的提出，在授課之前，提出與講授內容相關的一些問題，讓學生帶著問題去聽講，在聽的過程中對問題進行思考，這樣會使學生的學習更有目的性，會更清楚的明白課堂上老師講授的內容可以解決什么問題，自然就會對所講的內容產生興趣。

課堂上，老師也要經常提問、提示，以此種方法來不斷引導學生獨立思考，激發學生的思維和求知欲望，使其對所學內容始終保持興趣。同時，也要鼓勵學生提出自己的問題和看法，對于問題要敢于質疑，這點更重要，這是鍛煉學生創新思維的重要手段，往往通過質疑之后的學習，才能把一些力學概念理解得透徹。

2、討論式教學

討論式教學是和提問式教學相輔相成的，首先有了問題的提出，然后鼓勵學生與學生之間，學生和老師之間進行討論，通過集體討論交流，可以開闊學生思路，提高其思維能力；而教師作為討論過程中的管理者、引導者和促進者，在給予了學生參與權和討論權的同時，應充分發揮學生的主動性、積極性和創造性，而不是很直接告訴學生最終答案，或是在學生有不同看法時急于否定學生，老師經常提問和提示是正確的，這能激發學生的創新思維和強烈的求知欲望，使其學生獨立思考，在學習中不斷發現問題，提出問題，并嘗試探索解決問題的途徑和方法，最終通過討論使學生有效解決學習中發現的問題、掌握了知識，并且通過這樣的實踐，培養了學生發現問題、提出問題、解決問題的能力。

二、課前課后的結合

1、課前預習的重要性

前面說到，提問式教學和討論式教學的重要性，要有問題，要進行討論，首先學生對于將要學習的內容應先進行預習，并且是帶著問題進行預習，學生在老師講授新的內容之前對內容有一個自己的理解，同時其中必定有很多暫不能解決的疑問，帶著這些疑問去學習，學習自然就有目的性，學習過程中自然就可以提出問題，并且就這些問題進行討論。

學生對新內容進行預習是按自己的理解和思維進行，這和被動的聽老師講有很大的不同，自己對問題的看法很可能和老師講授的傳統的解決問題的方法不同，這有利于從不同的角度去看問題和思考問題，有利于對問題理解得更加透徹，更有利于將前后所學的相關內容融會貫通起來。因此，課前預習，是進行提問式教學和討論式教學的重要部分，不可或缺。

2、課后練習的必要性

課后練習涉及到了學生課后對于知識的進一步掌握和鞏固，結構力學是一門實踐性和技巧性很強的課程，這門課程的掌握最好的方法就是多做練習，技巧性強代表了題型的靈活多變，因此，常常是概念很簡單，但落實到具體的題目上，卻有多種變化，這也是力學類課程的特點，只有多做練習，多看多想才能熟練掌握。同時老師對于習題的選擇也要注意具有代表性，對于一些具有代表意義的典型習題，老師應在習題課上讓學生進行分析討論，并加以重點講解，這樣有利于學生對于力學基本概念和原理的理解，對重要方程及參數的物理意義的理解，同時還有利于啟發學生的思維，不僅能鞏固已學知識，還能分辨和修正錯誤的認識。

3、自學的引導

結構力學課程的學時是有限的，然而其教學內容和可延伸的部分很豐富，要想所有內容都用課堂上有限的時間來講授是不可能同時也是不必要的，因此課堂上根據教學大綱對教材的難點和重點進行講授，而部分章節如一些主干內容的延伸和補充的部分可讓學生在課下自學，這也是培養學生的自學能力，變被動接受為主動接受知識的一個重要手段。老師在學生的自學過程中，還要適時的加以引導，具體表現在老師需要對學生的自學內容提出具體要求，對于一些較難較深或是涉及面較廣的內容還可適當的給學生指定一些參考書籍。在自學的效果檢查上可通過課堂提問，或是讓學生上講臺講解，然后大家一起分析討論，最后老師總結的方法來完成。這種方法不但提高了學生的學習積極性，同時也有效的完成了更多的教學內容，有事半功倍的效果。

三、考核方式的改革

考試是教師檢查教學效果和學生學習情況的主要手段，我們學院采用的考核方式一般是期中和期末考試，有固定的結構力學試題庫，里面包含了教學大綱要求學生掌握的各個基本概念和知識要點，這種考核方式的優點是考核標準簡單統一，同時也公平公正，但對于學生真正掌握結構力學這門課程的內容來說，稍有不利。眾所周知，結構力學是一門應用性較強的學科，其力學模型可廣泛應用于實際的結構當中，如何將實際的結構簡化為簡單明了的力學模型，怎樣將書上的理論模型與實際的結構銜接起來，是學完這門課程最后也是最重要的任務，舉個簡單的例子，結構力學中梁體有固結有鉸接，那么實際的結構中邊界條件也各不相同，在將實際結構簡化為力學模型的時候，怎么正確的考慮和選取邊界條件，關系到能否對整個結構進行正確的計算；而我們目前的考試更側重于理論和標準化試題的考核，在與實際結合方面有所欠缺。我們學院的其他一些課程如房屋鋼結構等都有相應的課程設計，結構力學也可借鑒這種方法，可布置綜合性較強的課程設計，并將課程設計的分數納入最終考核。短期來看，有利于學生在做設計時會將所學內容串聯起來融會貫通，深刻理解和掌握各種力學概念，也為不久后的畢業設計中的結構計算分析打下基礎，長期來看，這樣的設計也提高了學生分析和解決實際問題的能力，為以后的實際工作做準備。

參考文獻

[1]龍馭球.包世華.結構力學[M].北京:高等教育出版社,1999

[2] 崔清洋.結構力學課程教改初探 [J].力學與實踐 .1995

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結構力學（二）試題

課程代碼：02439

請考生按規定用筆將所有試題的答案涂、寫在答題紙上。

選擇題部分

注意事項：

1． 答題前，考生務必將自己的姓名、準考證號用黑色字跡的簽字筆或鋼筆填寫在答題紙規定的位置上。

2． 每小題選出答案后，用2B鉛筆把答題紙上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標號。不能答在試題卷上。

一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）

每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的，請將其選出并將“答題紙”的相應代碼涂黑。錯涂、多涂或未涂均無分。

1．圖示結構中，MA等于

A.2Fpa B.Fpa

C．0 D.-2Fpa

2．圖示桁架中，桿1和2的軸力為

A．FN1=-Fp，FN2=Fp/2

B.FN1=Fp,FN2=Fp/2

C．FN1=-Fp，FN2=-Fp/2

D.FN1=Fp,FN2=-Fp/2

3．圖示結構各桿的線膨脹系數為α，各桿兩側溫度均升

高t℃，則AB兩點水平相對位移為

A．αtl()

B.αtl()

C．2αtl()

D.2αtl()

4．圖示結構各桿EI為常數，用位移法計算時，基本未知量的最少數目是

A．1

B.2

C．3

D.4

5．圖(b)為圖(a)所示結構的力法基本體系，則力法方程δ11X1+1P=0所表示的是

A．B點的豎向位移為0

B.B截面的轉角為0

C.B鉸兩側截面的相對轉角為0

D.B鉸兩側截面的相對豎向位移為0

6．圖示結構用力矩分配法計算時，由C向D的彎矩傳遞系數為

A.1

B.0.5

C．-0.5

D.-1

7．圖示結構各桿EI為常數，(1)圖(a)所示結構能用力矩分配法計算；(2)圖(b)所示結構不能用力矩分配法計算。這兩種表述中

A.(1)對，(2)對；

B.(1)對，(2)錯；

C.(1)錯，(2)對；

D.(1)錯，(2)錯。

8．Fp=1在AD上移動，BC桿的軸力影響線在D點的豎標值為

A．1

B.

C.

D.-1

9．已求得圖示結構單元②的桿端力矩陣為［-l0kN·m 20kN·m］T，則單元②的彎矩圖形狀為

10．圖示結構基本振型的形狀為

非選擇題部分

注意事項：

用黑色字跡的簽字筆或鋼筆將答案寫在答題紙上，不能答在試題卷上。

二、填空題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）

11．圖示靜定結構，k截面彎矩（以左側受拉為正）Mk=______。

12．圖示桁架AB桿的軸力FNAB=______。

13．圖(a)所示結構中B點水平方向線位移為（），則根據虛功互等定理求得圖(b)所示結構中B點豎直方向線位移（以向下為正）等于______。

14．圖示結構的超靜定次數為______。

15．圖示結構B支座發生順時針方向單位轉角，C支座發生逆時針方向單位轉角，由此產生的AB桿A端彎矩（繞桿端順時針為正）MAB=______。

16．圖示對稱結構，AB兩截面的水平方向相對線位移為______。

17．圖(b)為圖(a)所示結構MA影響線，豎標yk值等于______。

18．單元坐標轉換矩陣［T］是正交矩陣，即［T］-1=______。

19．圖示體系，各桿EI為常數，不計軸向變形，其動力自由度數目為______。

20．圖示體系的質量矩陣［M］=______。（EI為常數）

三、計算題（本大題共3小題，每小題8分，共24分）

21．用力法計算圖示結構，作彎矩圖。（EI=常數）

22．作圖示梁C截面彎矩Mc、B支座左側截面剪力的影響線（Fp=1在AD上移動），并求在圖示固定荷載作用下MC的值。

23．求圖示連續梁的結構剛度矩陣和結構等效結點荷載矩陣。

四、分析計算題（本大題共3小題，每小題12分，共36分）

24．計算圖示結構，作彎矩圖、剪力圖和軸力圖。

25．列出圖示結構的位移法方程，并求出方程中的所有系數和自由項。

26．圖示結構各桿EI為常數，不計阻尼。試求：

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大學生創新能力的培養是我國教育改革的一個重要目標，對于我校土木工程專業的大學生，創新能力較低，提高學生的創新能力勢在必行。文章通過對結構力學的課程改革，采用啟發式教學、系統化教學、多樣化教學和項目式教學等多種教學手段，來達到激發學生的學習興趣和創新意識，提高學生創新能力的目的。

關鍵詞：創新能力；結構力學；課程改革

創新能力是社會進步的能源、是經濟發展的動力。目前社會技術、經濟發展的程度，與其說是由于人才基本素質的提高，不如說是人才的創造力的提高所致。1919年，教育學家陶行知先生把“創造思想”引入近現代教育領域，指出培養學生的創新能力是一個國家富強和民族興亡的關鍵。1998年，同志關于“創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力”的講話，奠定了我國教育改革的基礎。同年，教育部將大學生創新能力的培養作為教育改革的重要目標，在教育界引發了一次對創新能力的內涵、創新能力培養的影響因素以及方式方法的大討論。2010年提出的“卓越工程師教育培養計劃”也把強化培養大學生的創新能力作為一項重要指標。對于土木工程專業的大學生，創新能力是較低的，該專業屬應用性專業，大量的實際工作使土木專業的學生創新意識、創新思維受到抑制。許多學生在大學期間，沒有明確的定位及奮斗目標，往往僅滿足于畢業后能考取研究生或是找個相對好一點的工作，這使得大學生缺乏創新意識和創新欲望。在長期的固定思維模式培養下，大學生缺乏創新興趣，在接受教育階段，沒有很好地開發創新思維能力。另外，部分學生雖然有一定的創新興趣，也希望在學習和實踐過程中產生新思想或提出新理論，但他們對創新想法實施能力不夠，主動作用發揮不足，投身實踐的勇氣和能力欠缺。在學生創新過程中，暴露出了這樣一些問題：專業基本功不扎實，面對一個哪怕很小的實際工程問題都束手無策；解決問題思維模式固定，缺乏發散性思維；設計計算手段單一，缺乏電算能力等。針對這些問題，在結構力學教學過程中，我們采取了以下改革措施，以保護學生的創新能力并使之不斷提高。

一、啟發式教學，激發學生興趣

興趣是最好的老師，但是對土木工程專業的學生來說，結構力學是一門重要又相當難學的課程。學習結構力學是一部分學生的噩夢，根本無樂趣可言。然而，結構力學其實是一門相當有趣的課程，其趣味性來自于研究對象的多樣性、研究內容的系統性、研究方法的邏輯性、解題思路的靈活性和貼近工程的實踐性。這種趣味性，僅靠學生自己是很難發現的。所以在教學過程中，我們改變了過去僅是教師單方面講授、填鴨式教學模式為主的教學方式，轉變為激發學生對結構力學知識學習的主動追求、自主學習上來，通過教師與學生課堂互動，課后通過QQ、微信等軟件課后輔導，學生講題、看誰解題方法多等方式把課程的趣味發掘出來，調動學生的學習興趣，讓學生積極參與教學過程，以使學生從被動學習轉變為主動學習，激發學生獨立思考和創新的意識，培養他們在自主的基礎上增強創新能力。結構力學課程具有知識面廣、涵蓋范圍大、前后知識環環相扣、聯系緊密，具有嚴密的科學性和邏輯性的特點。這要求教師在課前必須進行精心準備與設計，合理組織教學內容，認真梳理教學程序，設計好教學環節。在課堂講授中，根據每堂課的知識重點和內在關系，圍繞關鍵性問題，不斷地通過提問，由淺入深地引導學生去思考、討論并解決，達到學習知識，培養創新能力的目的。例如，在講解多跨靜定梁的影響線時，先引導學生回憶、復習多跨靜定梁在固定荷載作用下的內力分析，然后再討論固定荷載和移動荷載作用下受力的不同，使學生自然而然地從固定荷載作用下的內力圖過渡到移動荷載作用下的影響線，并對內力圖和影響線進行比較，得到它們之間的異同并加深印象。

二、系統化教學，培養學生系統思維能力

結構力學是一門邏輯性、系統性非常強的課程，在結構力學教學過程中，要注意不同專業方向的性質，進行系統化教學，積極引導學生對已學過的知識體系進行全面的、系統的整理、總結和概括，以形成對整個力學知識體系的認識。通過這種認識，把學到的東西舉一反三、活學活用，應用于解決實際工程問題中來，提高學生的系統思維能力、解決實際問題的能力。在學習結構力學課程之前，學生已經學習了理論力學和材料力學的基礎知識，因此較易形成系統化的思維模式。例如，在整個力學課程的計算方法，歸根結底就是三個條件（平衡條件、幾何條件、物理條件）的運用問題，只是滿足的次序和方式不同而已。根據這一點，在授課過程中，就可以引導學生對各種不同方法在其計算過程中如何實現三個條件的要求進行系統的總結和分析，以形成系統的全面的認識。

三、多樣化教學，培養學生發散思維能力

結構力學課程的解題方法非常靈活，絕大多數問題的解決方法都不止一種。在學習過程中，學生普遍遇到的問題是聽課容易做題難。因此，教師應結合學生的這一共同問題采用多樣化的教學方式進行課堂教學。這就需要教師課堂講授要精練，留下足夠的習題課時間，通過習題課、分析討論課、課后作業講解等多種方式，并進行角色互換，請學生走上講臺，為學生創造一個活躍的、能主動參與的課堂環境，充分調動學生學習的積極性，引導學生對同一問題采用不同的方法去解決，培養學生發散思維能力。另外，有發還要有收，在學生討論、發散的過程中，還要發揮教師的作用，引導學生進行對各種不同方法進行比較、分析和總結，培養學生的綜合分析能力。例如，在講授平面體系的幾何組成分析時，三個基本組成規則非常簡單，但是同一道題可以應用不同的組成規則、不同的思路去分析。因此，怎么去正確、靈活地應用組成規則進行分析，對初學的學生來說卻很難。所以，在這一章要安排習題課，鼓勵學生積極思考、討論，并請學生到黑板上做題、講題。在此過程中，發現每位學生的解題思路都不一樣，出現的錯誤也各不相同，做完以后馬上進行評講，分析錯誤的原因，及時澄清模糊概念，糾正錯誤，從而使學生對三個基本組成規則的異同有更深的認識，并能更好地掌握什么情況下采用什么規則更為簡便。這樣，學生會在質疑、釋疑中增長知識、啟發思維，激發了學習興趣，并且培養了創新的能力，同時也使學生在知識掌握、問題探索、語言表達和歸納總結等方面的能力得到了充分鍛煉。

四、項目式教學，提高學生綜合素質

培養學生創新能力，無論是培養的目的、方式方法，還是最終結果，都需要實踐來驗證。結構力學課程源于工程實踐又應用于工程實踐，故在教學過程中要堅持理論聯系實際，通過項目式教學，培養學生的創新性、項目構思設計及實施能力，使學生思維、意識更加貼近工程實踐，有了實際項目，就會促使學生查閱相關資料、咨詢相應的專業課教師，提高了學生查閱文獻的能力及交流能力，全面提升了學生的綜合素質。項目主要包括兩種方式，即力學模型制作試驗和實際工程力學分析。在講課過程中，結合課程內容，鼓勵學生動手制作結構模型，以便對所學內容有一個直觀的認識。例如在講授平面體系的幾何組成分析時，預制一系列長、短不同的兩端有圓孔的桿件及螺栓，鼓勵學生制作與教材例題、習題相同的模型，觀察其幾何構造性質，以驗證幾何不變體系的基本組成規則、掌握體系瞬變與常變的特殊條件。另外，積極開展第二課堂活動，鼓勵并指導學生參加各級各類結構設計大賽，鼓勵學生參加老師的相關科研項目；聯合專業實驗教師，組織學生參加結構實驗和檢測，引導學生將所學結構力學基本理論知識運用到實驗過程中，從而提高分析和解決工程問題的能力。除此之外，還開設了結構力學電算實習的課程，加強學生電算能力，并將其應用于結構設計和結構實驗檢測中，以更好地服務于工程實際。結構力學是土木工程專業一門非常重要的專業基礎課，學生不僅要能掌握本課程的學習，還應將本課程與后續的專業課如結構設計原理、鋼筋混凝土結構設計、橋梁工程、高層建筑等課程結合起來，而且應具備將結構力學知識轉化為解決實際問題的能力。這就要求授課教師加強自身的知識積累和工程實踐經驗，在授課過程中采用啟發式教學、系統化教學、多樣化教學和項目式教學等多種教學方法，激發學生的自主學習興趣和創新思維，提升學生的創新能力和解決問題的綜合能力。

參考文獻：

［1］李遠坪.在結構力學教學中，以啟發式教學培養學生創新能力［C］.重慶力學學會2009年學術年會論文集，2009.

［2］喬海曙.大學生創新能力培養研究綜述［J］.大學教育科學，2008.

［3］郭煥銀.大學生創新能力培養途徑的初步研究［J］.宿州學院學報，2009.

［4］李廉錕.結構力學（第五版）［Z］.北京：高等教育出版社，2010：7.

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關鍵詞：應用型本科 結構力學 課程標準

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.20.030

應用型本科重在“應用”二字，在新的高等教育形勢下新的專業教學結構、學科發展方向、課程教學內容、課程教學體系、教學實施方法、教學實施環節、和課程教學手段的構建應滿足與適應經濟與社會發展需要。培養應用型人才，核心是實踐，課程標準構建要體現應用。筆者所在的貴州大學2012年與國家級示范性高等職業院校（貴州交通職業技術學院）、及部分骨干企業聯合試點培養適應社會經濟發展需求的應用型本科專業人才。

從教學大綱與課程標準相比來看，課程標準的理念、目標、實施等幾部分敘述更為明確和詳細。其中課程標準針對的是學習結果的行為描述而提出，而不是對教學內容的規定，這是教學大綱與課程標準最主要區別。

1 課程標準建設目的

第一，讓學生了解結構力學與其他學科以及與科技進步、日常生活的關系，較為系統地掌握結構力學基礎知識，領悟結構力學知識系統及應用性價值，構建結構力學知識體系。

第二，通過在結構力學中構件力學模型，使得學生遇到具體工程問題時候，抓住主要影響因素，忽略次要因素，合理簡化處理工程實際問題的能力。

第三，使得學生多接觸與實際土木工程結合的具體工程案例，在教學中加強實踐有助于提高學生學習結構力學的興趣，并且能起到提高學生對問題觀察能力的作用。

第四，在教學實施的整個過程中，對學生自學能力更加關注。學生通過獨立使用參考書和規范，做到有計劃循序漸進提高他們的自學能力。

2 課程標準建設實施過程

首先我們初步構建應用性本科人才培養模式下的結構力學課程標準。結構力學課程是應用型本科院校土木工程的基礎理論課程，是本科學生門必修的基礎課。在保證課程系統性情況下，根據不同專業實際情況和需求來確定總學時和教學內容。

應用型本科院校工科結構力學課程由經典結構力學、計算結構力學、結構實驗分析構成這三個模塊構成。

第一，將原結構力學精簡得到經典結構力學模塊，側重于結構力學基本概念、原理和結構計算方法。是結構力學課程的基礎，目標是培養學生分析和計算桿系結構的能力。

第二，土木工程結構分析與設計也使得結構力學電算能力作為學生核心技能之一。因此用計算機技術同結構力學相相結合得到計算結構力學模塊，重點培養學生對具體工程的建模與計算能力。

第三，為了讓學生掌握實驗分析基本原理和操作步驟從而提高分析和解決工程問題的能力，從而設定了實驗分析這一模塊。作為測量監控手段的實驗分析在結構定型、優化及可行性確定方面起著非常重要的作用。其內容為結構內力和位移的試驗等。

然后根據我校的人才培養方向的特點，結合各專業的特點。我們對我校應用型本科專業對結構力學課程需求進行調查，修訂出課程標準。結合土木工程工程一線工程技術人員，如：設計人員、施工人員、檢測工程師等對課程標準修改意見，進行修訂。使得結構力學更適合應用型本科的應用方向的發展。

3 課程標準建設主要內容

通過對我校應用型本科工科各專業對結構力學課程需求的調查，并且針對我校的人才培養方向的特點。我們又將結構力學課程設置成結構力學不同的系列。不同系列的經典模塊和應用模塊的教學側重點與內容有所不同。

由于教學方法具有復雜與多樣性，因此只有在應在教學中綜合地運用多種教學方法才能獲得最佳的教學效果。根據結構力學不同層次目標要求與內容需求，可采用的教學方法有：傳統式教學、發現式教學、結構化教學、研究式教學、啟發式教學等。為了培養學生獲取信息和自學能力，充分利用現代教學資源（如：視頻、多媒體、網絡）開展教學，使得學生逐步培養起良好的自主學習的習慣。為激發學生的創新精神將課程教學與實際工程、探索演示實驗緊密結合，拓展知識面，強化動手能力。

第一，多樣化評估內容。

結構力學的評估不僅要對力學定理的使用進行考察，還應注重學生力學模型建立的理解和解決問題的能力、對學生知識建構過程與自主學習能力進行評估，將對知識的評估與對能力、綜合素質的評估相結合。從多方面評價學習結果，評價學生在創新能力、知識體系等不同方面的能力。

第二，多樣化評估方法。

①形成性評估與總結性評估相結合。

形成性測驗可包括：隨機性抽查、課堂上進行提問、每個單元的考察、個別談話等形式。通過反饋的信息，讓學生在不增加其負擔情況下，掌握良好的學習策略和方法，進行自我調整。并且可使教師也能及時了解學生對知識理解的情況，和其中所遇到的困難，及時對學生采取有針對性的專題教學。

總結性評估：就是我們通常采用的期末測驗。

②閉卷與開卷相結合。

為了考核學生對能力的理解情況，我們采取半開卷考核。目的在于考核學生的綜合能力、基本素質。半開卷考核以綜合性、研究性題目為主。

針對學生對知識的掌握程度進行閉卷考核。在考題的設計上面，適當增加應用型試題和能力型試題，對學生的考核由知識立意向能力立意轉化。

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一、《船舶結構力學》教學中存在的問題

（一）《船舶結構力學》本身內容多且復雜，但是目前各專業課程課時大幅削減，學科內容隨著科技的進步不但沒有刪減，反而有所增加，造成學時少且不足的矛盾，需要對教學內容作出較大的調整與刪減。

（二）《船舶結構力學》是一門理論性很強的專業學科，在以往的教學中，教學方法死板，只能通過板書與作業的形式使學生簡單了解教學內容，不能達到真正掌握并自主運用的程度，需要對教學手段進行改進與創新。

（三）學生多注重成績，《船舶結構力學》中一些復雜的知識、理念及方法很難通過試卷的形式加以展現，這便使得部分學生在對待某些重要但不會出現大題的知識時是不認真，對于其在以后的學習工作沒有幫助、需要豐富課程的考核方式。

二、教學內容、教學方法和考核方式的改進

（一）教學內容。針對課時少而內容多這個矛盾，應當對教學內容進行劃分，分為基本教學內容與提高教學內容。基本教學內容即要求學生必須掌握的知識點，是其在日后的專業課程學習和工作應用中不可缺少的知識，也是平常課堂上教師主要講述、學生主要學習的內容，其中單跨梁、多跨梁、鋼架、剛性板等結構的強度與穩定問題及解決多跨梁、鋼架的力法、位移法、能量法、矩陣法等船舶結構力學常用的方法為基本教學內容，要求學生必須掌握，以課程授課為主要形式，是試卷考核的主要內容。提高教學內容是對于基礎較好、能力較強的學生的一種再提高的學習內容，不對大部分學生做具體要求。比如梁的極限彎矩、板格的有限元理論等為提高教學。這一部分內容以教師答疑、學生自學為主要形式，不作為課程考核內容。

（二）教學方法。除了傳統課堂板書講授以外，還要發揮多媒體教學方法的優勢。雖然《船舶結構力學》學時少且不足，但是通過多媒體教學可以在既定時間內完成教學內容，并且保證教學質量，豐富教學內容。例如通過動畫、視頻、動態圖片等多種形象具體的形式，加深學生對于概念的理解和掌握。然而在發揮多媒體教學優勢的同時，我們也不能忽略其信息量大導致學生學習不扎實的缺點。這需要老師對多媒體內容進行精化，同時加以板書說明，實現傳統教學與多媒體教學的優勢互補，便學生既學完又學會。

其次，以科研帶動教學，努力提高學生的工程應用能力。通過讓學生接觸實際的船舶工程結構設計項目，將工程領域的技術問題融入課堂教學中，直接激發學生學習課堂知識的熱情。例如通過學習專業有限元軟件Patran做幾個簡單結構的計算結果與課堂學習的力法和位移法所計算的結果的比較，既可以為未來專業軟件的學習打下基礎，又有利于加深對力法、位移法本質的理解。課堂教學和課外研究有機結合，能提高學生的知識應用能力和創新能力，增強其工程素質和實踐能力。

另外，還可以結合與船舶結構設計有關的競賽，組織學生分組積極參與，在實踐應用中掌握知識要點。

（三）考核方式。改變以往完全閉卷考試的形式，采取“一頁開卷”考試方式，允許學生將重要的參考公式和自己歸納的知識點等寫在自帶A4紙上帶入考場（只能手寫），從而幫助學生不死記硬背公式，而把主要精力放在對課題的理解和過程上。同時準備這一頁紙的過程，就是對重點知識的歸納與提煉的過程。

除了以往的試卷考核以外，還可以設計課程作業。學生通過運用課本上的知識對于實際的工程問題進行具體分析，完成課程作業，從而在后續專業課程的學習中走出重注成績的誤區，更注重對知識的分析與理解，增強對日后本專業工程問題的思考。

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關鍵詞：房屋建筑結構力學主要作用

中圖分類號：TU8 文獻標識碼：A 文章編號：

隨著建筑業的高速發展，我國高層建筑數量也越來越多。高層建筑的側移和內力隨著結構高度增加而急劇增加，當高層建筑達到一定高度時，側向位移很大，所以水平荷載產生的側移和內力是確定結構體系、材料用量和造價的決定因素。高層建筑結構的設計是靠剛度支配而不是結構材料的強度，而剛度的大小取決于結構體系。因此，如何選擇經濟而有效的結構體系，并對它進行有效的力學分析是高層建筑結構設計的重點。

1.基于常微分方程求解器的分析方法。現在國內外學者已經開發研制了相當有效的常微分方程求解器，功能很強，尤其自適應求解，可以滿足用戶預先對解答精度所指定的誤差限。我國清華大學包世華教授和袁駟教授在高層建筑結構分析中應用此方法，解決了高層建筑結構考慮樓板變形時靜力計算、動力計算和穩定計算。這些問題若完全用離散化方法求解，其計算量都是極其巨大，用微分方程求解器法求解，因其方程組數目少，顯示出極大的優越性，在高層建筑結構分析中成功地運用此方法，具有獨到之處。

袁教授利用有限元技術，并借助能量泛函的變分，將控制的偏微分方程半離散化為用結線函數表示的常微分方程組，然后用高質量的常微分方程求解器直接求解，即有限元線法。這是一種具有吸引力和競爭性新方法，該方法解一般力學計算問題已取得了良好結果。相信通過逐步的實際檢驗證，這種方法將會更加完善。

2.基于有限條法和樣條函數法的分析方法。半解析法是解析與離散相結合的方法，它以數學力學的方法大大減少有限元方程組的階數，能避免有限元“過分”計算，而且能防止有限元法中經常遇到計算污染(即病態方程組)，引起計算結果惡化。

在高層建筑中，經常會遇到幾何形狀和物理特性沿高度方向比較規則的情況，這樣的結構體系，采用有限條法很有效。有限條法只需沿著某些方向采用簡單多項式，其它方向則為連續、可微、且事先滿足條端邊界條件的級數。在采用有限條法時，合理地選擇結構計算摸型，等效連續體的物理常數和條元的位移函數是提高精度、簡化計算的三個關鍵，對此國內外已有一些研究，關于分條模式和位移函數，提出了一些研究成果。

樣條函數是分段多項式的一種，與一般有限單元法相比，它的位移模式曲線擬合度好、連續性及通用性強，系數矩陣稀疏、計算量小，且具有緊湊、收斂，完備和穩定等方面特征。因此，計算結果與試驗結果吻合良好，不失為一種較好的方法，在高層建筑中得到了應用，以三次B樣條子域法為例分析開洞剪力墻，先將該結構分為n個子域，作子域分析，建立子域剛度矩陣和荷載列陣，然后對結構進行整體分析，獲得樣條結點參數，進而求出結構的位移和內力。

3.基于分區廣義變分原理與分區混合有限元的分析方法。有限元，特別是雜交元和非協調元的發展，促進了分區廣義變分原理的研究。清華大學龍馭球教授在分區混合廣義變分原理基礎上提出了分區混合有限元法。基于分區廣義變分原理的分區混合有限元法是繼位移法、雜交元法之后的新方法，它將彈性體分成勢能區和余能區，勢能區采用位移單元，以結點位移為基本未知量；余能區采用應力單元，以應力函數作為基本未知量，而區交界面通過引入附加的能量項在積分意義下滿足位移和力的連續條件，從而保證了收斂性，最后通過取總能量泛函為駐值建立分區混合有限元法基本方程。

用分區混合有限元法具有適應性強、分區靈活，能保證收斂性，用于計算框支剪力墻和托墻梁結構，以及框支剪力墻角區應力集中這個工程計算中感到棘手的問題，可見分區混合有限元法在高層建筑結構分析中有著廣泛應用的前景。

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關鍵字：加強層高層框筒 力學行為

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：

由于高層建筑在近幾年來，其建設的層數非常的多，而且其質量也很大。尤其近年來地震災害越來越嚴重，對高層建筑的框架核心筒結構的要求越來越高。在實際的建設中要分析其結構的動力，而這種結構動力的特性分析又通常被我們稱作是結構的模態分析。其中我們進行模態的分析有著重要的意義，它主要是指的在整個振動過程中存在的一種的基本振動的特性，其通常具有固有的頻率以及固定的振動型、模態的質量和剛度、以及模態阻尼比值等相關參數。在文中我們還對會加強層的相關問題進行討論，通過在本文下面就要對整個的結構動力分析進行相關總結。

1加強層的相關概述

在建筑設計過程中我們對加強層必須進行認識，所謂的加強層有時候也叫做水平的剛性層或者延伸結構，它主要指的是在進行高層建筑的設計過程中，選取幾個不穩點從核心筒或者是剪力墻伸出去和外框柱連接在一起的一個平行的構架，其剛度與其他的水平構架相比較要大將近十倍左右，它的垂直高度大約是一層樓高度。由于近年來地震的頻發，這使得其水平地震的作用所要承受的水平荷載造成的側面位移要比一般的大很多，所以在框筒結構的設計時，側向位移成為其主要的控制一個目標。我們可以通過在整個結構中設置設備層和避難層來增強其對結構側移的控制，我們可以設置水平伸臂來不斷增大其對外框的抵抗側向荷載的作用。我們也可以在設置伸臂的同時在設置伸臂使得兩側的外框可以抵抗側向的荷載。這種環帶的構件可以增強該層的整體性，而且還非常有助于在減小整個結構的側向的位移，使得框架豎向結構的構件在水平的應力上趨于一致。

2水平加強層的作用機理

在計算框筒高層的結構中，在水平荷載產生的傾覆力矩的組成中主要分為3個部分。第一，核心筒體的彎矩；第二點，外框柱中的彎矩；第三點，外框柱在軸向拉壓力上形成的整體力偶矩。從抗側的剛度上進行比較，核心筒的遠遠要比外框架的大，因為大部分的水平力都是由核心筒進行承擔的。核心筒由于受到水平力的作用會出現彎曲變形，我們在高層建筑中的頂點位移發生很大的變化。加強層則是對核心筒與外框架進行有效的連接，使得整個外框架能夠更加有效的參與到整個工作之中。我通過不斷增大結構的整體抗側移的剛度，來提高整個體系的偶矩，從而使得更大程度上發揮著外框柱在側向剛度抵抗力中的作用。

3加強層的最佳位置選擇與計算探究

3.1能量法求解房屋的頂點位移

進行多道剛臂在整個高層的建筑結構中的計算，做出了計算的基本簡圖1。水平的荷載作用引起的剛臂發生的變形圖如圖2。圖中的表示的是剛臂和外排柱的節點轉角，表示的是剛臂與心筒墻邊的轉角，表示的是剛臂兩個端點的相對豎直位移。根據相應的計算公式得出：

U剛臂=，在式子中Els表示的是整個剛臂彎曲的剛度，l表示的考慮到剛臂的剪切的變形的有效長度。

在普通樓層梁的應變能的公式為：

，由于芯筒在剪切的過程中不考慮其變形，所以在計算的時候芯筒的應變能僅僅是由彎曲的應變能組成的：。在整個式子中表示的是整個芯筒的彎曲剛度，u表示的是房屋的側移。

圖1 表示多道剛臂中的高層建筑結構計算簡圖

圖2 水平荷載作用下剛臂的變形圖

圖3 芯筒的變形圖

圖4 軸變形

柱則僅僅是考慮到軸向的應變能，軸變形如圖4，外排柱的豎向位移為w，芯筒的截面的轉角為，在梁的梁端是相對的豎向位移是。

則可以得出：，其外排柱的應變能是：在式子中表示的是外排柱的軸向剛度。總結構的應變能主要是由芯筒、外排柱、普通樓層梁以及剛臂等四部分組成，水平荷載做功為W，那么我們可以得出：則相應的結構的總位能是：，根據最原理和邊界最小值，我們可以將房屋頂位移表示成為下面的式子：。

在式子中表示的是一個待定的未知常數，根據Ritz的算法求解，我們可以根據其結果得出是其中3個無量綱結構的特征系數。

3.2加強層在設計過程中的要點探究

由于剛度的突變可以引起相應的薄弱層，所以在抗震的設計中我們要注意到一下幾點：

3.2.1剛度的匹配問題，我們為了使得加強層的框筒結構受力合理，剛臂、筒體以及框架柱的線剛度在匹配中非常重要，筒體的線剛度比剛臂的線剛度要大，但是其在整體的框架柱中的抗側剛度比一般的筒體剛度要小。

3.2.2加強層的位置與數量的設置參見表1

3.3加強層的建設設計結構要合理

考慮到加強層的伸臂構建比較適宜的位置是在核心的筒墻與的框架柱之間，在進行平面布置的時候應該注意到使得伸臂構建與核心筒的轉角和十字節點相連并且有可靠的錨固。

3.3.1設置加強層之后我們應該注意到加強層在框架柱的強度和延續性的設計，使用帶有勁性鋼筋的混凝土，而且還有加入符合的螺旋箍筋。在加強層的核心筒墻肢應該按照相應的加強部位進行設計。

3.3.2設計中有限剛度的原則性問題。在加強層中我們應該適宜采取桁架形式，我們通過調整桁架的腹桿的剛度來實現，以此來彌補在加強層中結構整體剛度的不足，我們還能夠減少結構內力的突變發生，這就使得高層的框筒結構在地震的環境中，加強層的桁架腹桿的先屈發生破壞，我們要避免在加強層的附近外框架與核心筒的墻肢遭到破壞。

3.4加強層的最好的位置選擇探析

在加強層位置的選擇上我們要先要明白其位置的選擇關系，它主要是與普通樓層的梁的剛度特征系數以及剛臂度的特征系數有關。經過計算得出結果，隨著剛臂度的特征系數在不斷的增大，加強層的最好位置是在不斷的發生變化的，則其位置向下移動。水平荷載從分布上發生了變化，從以前的均布荷載、倒三角形荷載再到頂部集中的荷載都發生著變化，此時加強層的位置在不斷的上移。

3.5加強層的合理數量探究

經過主要的研究表明：加強層的數量當為一層的時候，加強層對整個房屋屋頂的側移效果非常明顯，如果超過了3層，那么就會發現在增設的加強層對整個高層的建筑存在著的側移的影響不明顯，因此我們在一般的情況之后選擇加強層的層數一般在1-3的范圍，真如上表1給出的數據，在我們不考慮水平加強層在變形影響的時候，我們設置剛性的加強層的最佳位置只與加強層數存在著對應的關系。

3.6加強層導致剛度的突變和薄弱層的相關探析

加強層在水平伸臂的構建上與該層的上下樓板的組成上有很大的箱型盤，箱型盤與框架形成了一個整體，而且這種整體的變形很小。這種在加強層處由于剛度突變造成的結構內力的突變在整個整體結構的傳力途徑上發生了改變。在加強層附近存在著比較容易破壞與位移，當我們遇到地震的時候，這些帶剛性的加強層如果沒有采取特殊的措施就會造成“強柱弱梁、強剪弱彎”的延性不能夠達到。由于其不利的變形影響，就會導致整個結構遭到破壞，甚至會導致倒塌。

4總結語

在框筒結構中設置水平的加強層，能夠比較有效的控制側移。本文通過對加強層的相關設置位置、設置的數量以及分布匹配的情況進行了概述，使得加強層在整個框筒的結構設計中具有良好的抗震效果，并對結構的體系起到了至關重要的作用。

參考文獻：

[1]張杰.加強層對高層框—筒結構力學行為的影響研究[D].華中科技大學,2007.

[2]蘇原.帶加強層框架—筒體結構體系力學性能的研究[D].華中科技大學,2009.

[3]李慧.高層鋼筋混凝土框架—核心筒結構體系的優化研究[D].廣州大學,2012.

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基金項目：精品課程建設項目

作者簡介：周海龍（1981-）男，內蒙古農業大學水利與土木建筑工程學院講師，博士生，主要從事結構力學與橋梁工程的教學與科研工作，（e-mail）ndsjyzhl@126.com。

摘要：共性與個性原理是哲學的一條基本原理。文章將這一原理引入結構力學課程教學中，從幾何組成分析、靜定結構內力分析以及圖乘法三個方面，介紹共性與個性原理在結構力學課程教學中的具體應用。

關鍵詞：哲學；共性與個性；結構力學；教學研究

中圖分類號：g6423文獻標志碼：a文章編號：10052909（2013）05007403共性與個性相互關系原理是馬克思哲學中的一條基本原理[1]。共性是指同類事物共同具有的狀態、屬性和變化發展的規律；個性是指同類事物中各個事物在狀態、屬性和變化發展規律方面的不同特點。共性決定事物的基本性質，個性揭示事物之間的差異性，共性存在于個性之中并通過個性表現出來。共性與個性原理是分析和解決矛盾問題的根本原理。只有掌握共性與個性的原理，才能依據矛盾普遍性的原理對具體矛盾進行具體分析，并正確認識矛盾和解決矛盾。

矛盾的共性和個性相統一的關系，既是客觀事物固有的辯證法，也是科學的認識方法。哲學與科學的相互關系，可以說是社會意識范圍內的共性和個性的關系。哲學的本質在于力圖揭示自然、人類社會和思維的普遍規律或者說共性；而科學的本質在于力圖揭示自然、人類社會和思維某一具體領域的特殊規律或者說個性。共性寓于個性，個性蘊含共性，哲學與科學之間形成了本質上的內在聯系及密切的互動關系。哲學對結構力學課程教學的指導作用就是共性與個性關系原理的運用。

結構力學課程是一門充滿辯證唯物主義思想的課程。例如，建于清乾隆年間（1736一1795）的頤和園十七孔橋，為園內最大的石橋，它經歷了多年風風雨雨的考驗，但其幾何不變性仍然未受影響。因為通過零載法的分析，發現當孔數為奇數孔時，體系為幾何不變體系；當孔數為偶數孔時，體系為瞬變體系[2]。可見，設計為奇數孔滿足了幾何穩定性的要求，從幾何組成分析的角度來看是穩定的結構。根據共性與個性的原理，上述零載法分析的結論體現了共性，而十七孔則體現了個性，它是由橋梁的跨徑以及泄洪要求決定的，從這個意義上講，多孔拱式體系橋梁結構的建造應用了哲學中的共性與個性原理。本文通過幾個具體的示例，介紹共性與個性原理在結構力學教學中的應用，以期培養學生從哲學角度來理解和思考問題。

一、幾何組成分析的規律

幾何組成分析對于結構力學初學者而言，是非常重要的。通過幾何組成分析可以判斷該體系是幾何不變體系還是幾何可變體系，幾何可變體系不能作為結構，而幾何不變體系則可作為結構。此外，通過幾何組成分析，還可以判定結構為靜定結構還是超靜定結構，從而選擇相應的計算方法。幾何組成分析中首要的問題是計算體系的計算自由度（w），一般教材[3]會給出兩個公式：

對于一般桿件體系

w=3m-（2h+r）①

式中：m為剛片的數目，統計時不含基礎；h為單鉸的數目；r為支座鏈桿的數目。

對于鉸接鏈桿體系

w=2j-（b+r）②

式中：j為結點的數目；b為桿件的數目；r為支座鏈桿的數目。

高等建筑教育2013年第22卷第5期

周海龍，等共性與個性原理在結構力學課程教學中的應用

對于體系中存在組合結點的情況，教材中未給出相應w的計算公式，很多學生在計算此類問題時，常常不知該怎么辦。其實如果清楚以上兩個公式的關系，問題就會變得迎刃而解。公式①適用于任意體系，對于由桿件組成的體系均適用，當然也適用于帶有組合結點的體系，它具有普遍性，體現共性；公式②適用于全部結點均為鉸結點的體系，它具有特殊性，體現個性。帶有組合結點的體系也是具有特殊性的體系，故可以用體現共性的公式①進行計算。

其實幾何組成分析的方法也體現了哲學的共性原理，掌握這些分析的方法也就掌握了幾何組成分析的精髓。筆者根據多年的教學經驗，對幾何組成分析的方法總結如下：

（1）當體系中有明顯的二元體，應首先考慮拆掉二元體。

（2）當體系本身與基礎之間通過三根支座鏈桿相連時，則只分析體系本身即可，基礎可去掉，所得結果代表整個

系的性質。

（3）當體系本身與基礎之間通過多余三根支座鏈桿相連時，則基礎必須作為一個剛片。

（4）凡是以兩個鉸與外界相連的剛片，無論其形狀如何，從幾何組成的角度來看，都可看作通過鉸心的鏈桿。

（5）鏈桿和剛片可以相互轉化，有時把鏈桿當作剛片來分析，有時把曲桿或者擴大的剛片當作鏈桿來分析，三角形也不總是看作剛片，必要時把它拆成鏈桿，甚至可以把一種形式的剛片轉化為另一種形式的剛片。

（6）采用“一剛片”判別法[4]，迅速尋找剛片。具體思路：先找一個剛片，再找其余剛片。首先判定基礎是否作為剛片；或將體系內的任意一個三角形及其上的二元體作為一個剛片；如果體系內無三角形，則將任意一根鏈桿作為一個剛片。先找到的剛片記為剛片ⅰ，當從剛片ⅰ伸出四根鏈桿時，且用三剛片規則分析時，任意兩根鏈桿所連接的同一個幾何不變體就是我們要找的另外兩個剛片；當從剛片ⅰ伸出三根鏈桿時，用兩剛片規則分析時，其伸出的三根鏈桿所連接的幾何不變體系就是我們要找的剛片。

（7）零載法。對于一些比較復雜難以用三個規則分析的體系，當滿足w=0（無基礎時w=3）時，可以考慮用該方法進行分析。其依據的原理是靜定結構滿足平衡條件解答的唯一性原理。

檢查w=0（無基礎時w=3）體系滿足平衡條件的解答是否唯一時，可以任取一種荷載形式，一般取荷載為零最為方便，故將該種幾何組成分析的方法稱為零載法。 當荷載為零時，若體系的反力和內力必定為零，則體系是幾何不變體系；反之，若體系的部分反力和內力可以有非零值，則體系是幾何可變體系。

二、靜定結構的內力分析

結構力學教材主要介紹了以下五種類型的靜定結構：多跨靜定梁、靜定剛架、三鉸拱、靜定桁架和靜定組合結構。重點解決三方面的問題：一是反力的計算；二是內力的計算；三是內力圖的繪制。其實這些問題歸根到底就是單跨梁的彎矩圖繪制問題，只要能深刻地領會截面法與平衡條件這兩個“法寶”，靜定結構的內力計算問題就會變得非常容易。

另外，靜定結構有一個非常重要的特性，就是解答的唯一性，其桿件的內力與支座反力均可通過靜力平衡條件求解。這個特性體現著靜定結構的共性，利用這一點，可以幫助我們樹立解決問題的信心。例如，求圖1中指定桿件的內力，乍一看，覺得在求完反力之后無從下手。有些學生想當然地認為這是超靜定問題，利用力法進行求解，結果使計算無法進行下去。其實，如果對幾何組成分析掌握得很熟練的話，很容易看出左右兩個剛片，通過三個鏈桿相連，組成幾何不變且無多余聯系的體系，然后與基礎按照兩剛片規則連接，故原體系為幾何不變體系且無多余聯系，為靜定結構。根據靜定結構解答的特性，借助幾何組成分析，可以很容易想到將連接桿件截斷，取其中一部分為隔離體進行分析求解，得到一個平面一般力系，可以利用三個方程解決三個未知數，于是桿件的內力即可求出。

以上分析的過程，就是根據靜定結構的靜力特性這個共性的特點思考和尋找解決問題的過程，這再一次證明哲學作為方法論，對自然科學具有一定的指導作用。學好哲學，對于我們分析問題和解決問題非常有幫助。

圖1指定桿件的內力計算

三、圖乘法

結構的位移計算是結構力學教學中非常重要的內容，有積分法與圖乘法兩種計算方法。積分法是根據虛功原理得出的一般形式，圖乘法是針對由直桿組成的梁和剛架進行的進一步的簡化計算。結構力學教材中涉及到的位移計算有靜定結構和超靜定結構，指定截面或點的絕對位移與相對位移的計算問題、力法中系數和自由項的計算問題與動力學中柔度系數的計算問題。事實上，只要應用哲學的共性與個性原理，這些問題都很容易解決。其特性都是位移計算問題，只不過名稱以及實際狀態與虛擬狀態不同而已，這也正體現出各種方法的個性。

對于靜定結構與超靜定結構在荷載作用下的位移計算問題，其實際狀態是實際的荷載作用下的變形狀態，而對于力法中系數的計算，其實際狀態是多余力為單位力作用下的變形狀態，對于存在未知力的體系，多余力為單位力作用下的狀態既是實際狀態又是虛擬狀態，充當著雙重的角色。每一個自由項的計算，其實際狀態是外荷載單獨作用下的變形狀態。動力學中柔度系數的計算問題同力法中主系數與副系數的計算問題。

根據共性寓于個性之

中的對立統一規律，在教學過程中，可采取在講清楚圖乘法的原理及實質的基礎上，再將其推廣到力法中系數及自由項的計算以及動力學中柔度系數的計算，使學生對圖乘法的理解更加深入，認識更加具體，前后知識點也能得到更好的串聯，以避免學生認識上的片面性，即只看局部，而忽略整體。

四、結語

結構力學是一門充滿辯證唯物主義思想的課程，筆者將哲學中的矛盾普遍性與特殊性的原理（即共性與個性原理）在結構力學課程教學中進行了大膽嘗試，以便更好地改進教學內容和教學方法，把哲學課程與自然科學課程進行有效的結合，以激發學生學習自然科學的興趣，并幫助他們學會用哲學的觀點去分析問題與思考問題。

參考文獻：

[1]丁曉紅.哲學原理[m].上海：同濟大學出版社，2004.

[2] 單建.趣味結構力學[m].北京：高等教育出版社，2008.

[3] 郭玉明，申向東.結構力學[m].北京：中國農業出版社，2004.

[4] 崔清洋，張大長.結構力學（精編本）[m].武漢：武漢理工大學出版社，2006.

application of principles of universality and individuality in structural

mechanics teaching

zhou hailong， li ping， shen xiangdong

（college of water conservancy and civil engineering， inner mongolia agricultural university，

huhhot 010018， inner mongolia autonomous region， p. r. china）

abstract： universality and individuality is a basic principle of marxist philosophy. the application of universality and individuality principle in structural mechanics teaching was introduced from three aspects： geometric composition analysis， statically determinate structure internal force analysis， and diagram multiplication method.