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结构力学课程设计指导书

结构力学课程设计

指导书

2010年5月30日

结构力学课程设计指导书

课程名称：

《结构力学》课程设计

实践学时：

1周                            实践类型：

综合型

先修课程（含实践环节）名称：

高等数学、理论力学、材料力学等

适用专业：

工程力学专业

一、指导思想

结构力学是工程力学专业的一门主要技术基础课。

是在学习理论力学和材料力学等课程的基础上进一步掌握杆件结构的静力计算原理和方法，了解各类结构的受力性能，为学习后续课程和有关专业课程以及进行结构设计和科学研究打好力学基础，培养结构分析与计算等方面的能力。

本课程设计的目的是在于系统学完结构力学课程理论之后，能结合工程中的实际问题，运用结构力学以及之前学过的相关力学课程的基本理论和计算方法，独立地分析典型工程结构部件的力学问题，以达到综合运用力学的知识解决工程际问题之目的。

同时，可以使学生将力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。

既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识（高等数学、理论力学、材料力学、数值计算能力等）综合运用，又为后继专业课打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。

突出培养以下能力：

1、发现问题、分析问题和解决实际问题的能力。

2、创新意识和创新精神。

3、面向实际背景的思考方法。

4、锻炼培养学生的工程意识和综合应用理论和实践联系的综合素质。

二、课程设计目的

通过结合工程实际，自行设计结构形式，并对结构进行内力分析、变形位移分析等，校核结构的强度和刚度、稳定性，并对结构进行改进。

进一步巩固和加深结构力学课程中的基本理论知识，初步掌握对实际结构中受力和变形分析、计算的步骤和方法，培养和提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力。

1、对之前学过的相关力学知识的全面复习，使学生的力学知识系统化、完整化；

2、综合运用力学理论知识解决工程中的实际问题。

3、通过自由设计结构、锻炼创新思维能力。

4、由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以为学生后续的毕业设计打下基础，进行提前锻炼。

5、初步了解和掌握工程实践中的分析思想和计算方法。

三、课程设计的任务或内容

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，结构建筑越发的高达和富有个性，。

对结构的安全性、经济可行性等提出了更高的要求。

为提高工程结构的设计速度，保障结构安全可靠，必然要求在结构的设计阶段就结合工程结构的实际应用背景、对结构进行力学分析、和结构的改进优化。

本次课程设计的主要任务为：

根据给出题目，搜集相关资料，建立结构简图，对其进行受力和变形的分析计算，并校核强度和刚度、结合内力和变形图，对结构进行优化和改进分析。

基本内容包括：

结合目前常见工程结构类型，自行设计结构；

给出结构的几何尺寸、材料属性、结构杆件的截面；

结合结构的实际工程使用背景、确定结构荷载；

求解结构的主要内力（弯矩图、轴力图等）、确定最危险杆件和最大变形；

对最危险杆件进行强度分析、对最大变形进行刚度分析（是否能达到技术指标）；

结构是否需要改进分析。

四、课程设计的要求

1、要求参加设计者，要系统地复习结构力学的全部基本理论和方法，搜集与问题相关论文；搜集已知条件和参数，并独立分析、计算、设计题目的所求问题。

2、任务以个人的形式来完成，要求独立完成，严禁相互抄袭。

3、要求最后以个人书面报告形式上交分析计算的说明说和计算结果；设计报告应该是该题目设计思想、设计方法和设计结果的说明。

要求书写工整，语言简练，条理清晰、明确，表达完整

4、在报告中，必须有结构的工程背景简介，结构力学计算简图的建立过程，，列出分析计算中必要的理论依据和计算公式，给出。

内容包括：

五、考核方法及成绩评定

1、考核方法

（1）、平时考核。

（2）、课程设计说明书的考核。

验收包括：

受力分析、位移分析结果是否正确；问题分析和计算、设计的合理性和报告撰写质量三部分。

2、成绩评定从以下三方面考察：

（1）、平时出勤情况，按时参加指导教师组织的课程集体活动

（2）、课程设计报告的水平

（3）、在课程设计过程中的态度，是否表现积极；是否有抄袭行为等

六设计进度参考

结构力学课程设计与工程中一般设计过程相似。

从分析问题开始到进行必要的计算和对结构的合理性进行分析，最后的结论，希望同学们计划好时间，避免前松后紧甚至不能按时完成设计任务。

结构力学课程设计可大致分为以下几个阶段：

（1）设计准备阶段

认真阅读课程设计指导书。

明确设计要求、结合设计题目复习力学的有关理论知识，制定问题分析的步骤、方法和时间分配等；

（2）搜集工程中典型结构、自行设计结构

（3）给出结构的几何尺寸、材料属性；得到计算简图；确定结构的荷载

（结构荷载的确定需要结合结构的实际工程背景）

（4）运用软件求解结构的内力和变形频域曲线；并分析强度和刚度

（5）撰写课程设计报告；

建议参考设计时间

设计时间：

1周

（一）分析题目、查找资料。

（1.0天）

（二）选取设计结构模型及参数，计算简图。

（1.0天）

（三）分析结构内力，作内力图。

（1.0天）

（四）位移分析验算。

（1.0天）

（五）编写说明书。

（1.0天）

七、结构力学课程设计方向和题目

1、课程设计内容、题目类型

按照要求，选定题目，自行设计某类结构，设定其材料性质及结构基本几何数据，并进行结构简化，建立结构力学计算简图，分别考虑结构在自重、静载、活载等作用下的内力、位移，并对结构进行强度和刚度校核，并分析经济性可行性（例如用料多少、工期等因素），使设计的结构不仅安全、适用范围广且经济。

本次课程设计题目基本为四大类，如下：

题目类型1：

（单跨）桥结构设计及力学分析

题目类型2：

高层建筑框架结构设计及力学分析

题目类型3：

塔架设计与力学分析

题目类型4：

：

房屋（建筑）顶架结构设计与力学分析

2、结构的主要技术指标和目标

1）、强度：

安全系数1.5—2.5之间

2）、刚度：

横向位移不超过跨度的1‰。

3）、使用性能：

所能正常工作时候允许的

4）、经济性、可行性：

结构不要过于复杂、杆件形状不要难于加工、材料不要昂贵。

八、结构设计参考

1、结构使用环境及工程实例

题目1：

主要见于跨越的道路、河流、交通线路等障碍的中小桥梁。

主要为车辆通过。

题目2：

主要见于采用钢混结构作为骨架的高层建筑，例如楼房等。

题目3：

主要见于输电塔、电视发射塔等

题目4：

房屋、体育馆、厂房等建筑的顶棚结构；人行天桥通道

2、结构部分

桥：

跨度15m—35m之间，单跨。

桥的形式主要采用上承式或、中承式或下承式。

杆件间连接方式主要为焊接或螺接、搭接等。

本题目设计主要考虑桥的纵向平面骨架设计。

结构形式一般为：

组合结构—梁、拱桥等

塔架、框架：

选择高度小于30米的结构主段部分，一般采用钢架、桁架或局部拱结构支持（例如埃弗尔铁塔）

顶架或人行天桥：

3、荷载部分

主要荷栽如下

1）车辆荷载：

火车换算成分布荷栽载；汽车换算成标准荷栽。

（题目1）

2）结构自重等静载

3）行人：

移动荷栽（题目4，针对人行天桥）

4）风载荷：

（题目2、3）

5）雪载荷：

（题目4中建筑顶棚必须考虑）

题目1：

荷栽除考自重、重物静载外，对于车辆要按移动荷栽考虑。

题目2：

结构主要承受风载荷（暂考虑成静态、高度方向的分布载荷）；雪载荷

题目3：

考虑结构自重之外、还要考虑结构承受横向风载、导线拉力（特别是附带有冰雪时，拉力更大）

题目4：

考虑结构自重之外、考虑雪载；人行天桥考虑行人的移动荷载

4、材料选用

建议主要使用各类钢型材，或圆截面钢；或者采用轻质铝合金结构杆件。

（型材尺寸见材料力学附录）

附一：

工程中常见结构参考样例

参考样例1：

参考样例2：

参考样例3：

参考样例4：

参考样例5

附二：

课程设计报告格式（注：

全体左侧装订，封皮标题居中；所有括号中内容为注释说明，个人报告需中去掉）

结构力学课程设计报告

系别：

（小二号，宋体）

专业：

（小二号，宋体）

班级：

（小二号，宋体）

姓名：

（小二号，宋体）

指导教师：

（小二号，宋体）

一、绪言

1、课程设计目的或意义：

（格式要求：

正文一律用小四号字）

2、结构的工程应用背景简介：

（简单的介绍你所设计的结构在工程的使用，比如哪些领域，有何作用）

3、课程设计的主要内容：

（介绍你本次课程设计所做的主要内容）

二、结构、荷载设计和确定

1、结构简介

（介绍你所设计结构的几何形状，要求有结构图）

2、结构参数：

（给出结构的几何整体尺寸、结构杆件的结构形式、材料等）

3、荷载简化与分析：

（确定你所设计结构在工程中受到那些荷载，给出荷载的具体数据）

三、结构内力和变形分析

1、结构计算简图

（包括结构几何、荷载、约束）

2、内力分析

（分析内力特点、验证结构设计的合理性；给出主要内力图）

3、强度校核

（参考材料力学中的强度理论进行分析）

4、变形位移分析

（计算出最大变形位移，并分析是否合乎要求）

四、结论

1、结构分析

（根据计算结果，判断你所设计的结构是否合理，并给出结论；分析你所设计结构是否容易加工制造、是否经济省材料）

2、课程设计感想、体会（心得）

（主要是课程设计期间的相应体会、心得）