6.2 静定平面桁架与静定多跨梁（教案）《土木工程力学基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

《土木工程力学基础》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务6.2 静定平面桁架与静定多跨梁 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 在静定平面桁架与静定多跨梁的学习中，学生通常能够掌握基本的内力计算方法，但对复杂荷载下的结构响应分析仍存在困难。他们需要更多的实践案例来加深对结构稳定性和内力分布规律的理解，特别是在面对附属部分与基本部分的相互作用时。教学中应加强图形化工具的应用和实际工程案例的讨论，以提高学生的分析和解决问题的能力。 背景分析 土木工程背景分析指出，该领域历史悠久，与人类社会发展紧密相关。随着城市化进程加快和基础设施需求增长，土木工程在技术、材料和设计理念上不断创新。同时，面临人口增长、资源限制和环境挑战，土木工程正向智能化、绿色化发展，以实现可持续发展。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 激发学生对土木工程和力学的兴趣和热情，鼓励他们探索这个领域的奥秘。在复杂的工程问题解决过程中，培养学生的耐心和对细节的关注。帮助学生适应不断变化的技术环境和工作要求。 掌握平行弦桁架、折弦桁架和三角形桁架 学会识别平面桁架的名称 学习任务 描述 掌握平行弦桁架、折弦桁架和三角形桁架 学会识别平面桁架的名称 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握平行弦桁架、折弦桁架和三角形桁架 教学难点 学会识别平面桁架的名称 教学难点突破方法 一是配套使用微课资源；二是配套使用考试题库；三是配套开展在线考试。建议的教学方法为“五环四步”,即每个模块按照“能力发展动员、基础能力诊断、能力发展训练、能力水平鉴定和能力教学反思”五个环节设计；每个任务按照“任务布置、协作行动、成果展示、学习评价”四个步骤进行。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《土木工程力学基础》，主编：卢光斌，2021年9月第2版；机械工业出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 杭州钱塘江一桥 原名钱塘江大桥，位于浙江省杭州市六和塔附近。1934年8月8日开始兴建，1937年9月26日建成。茅以升为总设计师。桥长1453米，分引桥和正桥。正桥16孔，15座桥墩。抗日战争时期，为阻挡日本侵略军，钱塘江大桥于1937年12月23日被炸断，茅以升曾挥泪写下了“斗地风云今变色，炸桥挥泪断通途，五行缺火真来火，不复原桥不丈夫”的诗句。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） 1. 静定平面桁架的计算简图 图6-6中的铁路桁架有左右两片主桁架，取一片主桁架分析。各杆轴线位于同一平面 内，且外力也简化在该平面内的桁架称为平面桁架。 桁架计算简图的简化特点为： 1)用轴线代替直杆。 2)各杆在两端用铰连结。 3)荷载及支座反力都作用在结点上(杆的自重也分散于结点)。 这样，桁架计算简图中的杆件均为链杆，其受力变形形式为轴向拉伸压缩，材料得到充分利用(图6-7)。由于冶金技术不断进步，钢材强度不断提高，桁架的承载能力将进一步增大，跨度也会更大。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） 2.平面桁架的名称 平面桁架的杆件依其所在的位置可分为弦杆和腹杆两类(图6-8)。桁架上、下缘的杆 件称为弦杆，上缘的杆件称为上弦杆，下缘的杆件称为下弦杆；桁架上、下弦杆之间的杆件 称为腹杆。腹杆又分竖杆和斜杆。上弦杆或下弦杆相邻结点之间的区间称为节间。两支座间 的水平距离称为跨度。桁架最高点至支座间连线的竖直距离称为桁高。 桁架依据外形，可分为平行弦桁架、折弦桁架和三角形桁架。图6-9列出了同样节间 数、同样节间距、同样桁高、同样荷载的四种厂房屋架，其中图6-9d所示折弦桁架的上弦 结点在一条抛物线上，称为抛物线桁架。比较各桁架杆件的轴力(用图中的数值乘以Fp), 抛物线桁架腹杆的内力全部为零，各下弦杆的轴力相同，上弦杆的轴力不太大且比较接近。 从受力的角度看，平行弦桁架和抛物线桁架在这四种桁架中较为合理。图中标有“-”的 链杆为压杆，其承载能力除须满足强度要求外，还要满足稳定性的要求。 主要讲解平面桁架的名称。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 静定多跨梁 图6-10a所示简支梁的跨度为l,将两个支座往里移0.2071,得外伸梁(图6-10b)。再 将外伸梁的均布荷载分解为两部分：①支座之间承受荷载，跨度0.586l(图6-10c);② 两 悬出段承受荷载(图6-10d)。试画图中各梁的弯矩图，并勾画绕曲线。 在图6-10b所示外伸梁的弯矩图中，最大正弯矩约等于最大负弯矩。该弯矩图可以看成是 图6-10c中的正弯矩与图6-10d中的负弯矩叠加而成。假如将图6-10b中的支座往外移，正弯 矩会增大；若将支座往里移，则负弯矩增大。因此，在均布荷载作用下，外伸梁的两端悬出 0.2071,弯矩的峰值最小，不到简支梁峰值的1/5。在桩基础的施工中，起吊钢筋混凝土预制 桩时，确定吊点的最佳位置，也是出于正负弯矩的峰值相等而且最小的理念(图6-10e 、f)。 教师根据静定多跨梁讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握工序等主要流程的内容 突破了课程内容难点。 从以上梁的位移、内力分析可见，减小梁的跨度，造成反向弯曲，是获得合理结构形式 的一条途径。在图6-11a中，将跨度减小的简支梁BC 悬挂在外伸梁AB、CD 上，形成静定 多跨梁，便是这种理念的应用。 挂梁BC依赖锚定梁AB 、CD维持平衡(图6-11b) 。从挂梁BC的平衡计算出支座反力 F、Fc, 它们的反作用力则成为已知的主动力，作用在外伸梁AB、CD 上，用静力平衡方 程就可算出外伸梁的支座反力(图6-11c)。 教师讲解梁的位移、内力分析，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结静定平面桁架的计算简图。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本课程系统介绍了静定平面桁架与静定多跨梁的基本概念、内力计算方法和结构分析技巧。通过理论讲解与实例分析，学生能够理解并应用节点法、截面法等求解桁架和梁的内力，掌握附属部分与基本部分的划分，以及荷载对结构响应的影响，为进一步的工程结构设计和分析打下坚实基础。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） 1.什么是平面结构的几何组成分析？ 2.为什么三角形是最基本的稳定单元？ 3.什么是几何不变体系？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在静定平面桁架与静定多跨梁的教学过程中，我意识到需要通过增加互动式教学和实际工程案例来提高学生的参与度和理解力。同时，应强化图形化工具的使用，以帮助学生更直观地掌握内力分析和结构设计原理，确保他们能够将理论知识有效地应用于解决实际工程问题。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$