什么是结构动力学

结构动力学：结构力学的一个分支，着重研究结构对于动载荷的响应（如位移、应力等的时间历程），以便确定结构的承载能力和动力学特性，或为改善结构的性能提供依据。

结构动力学同结构静力学的主要区别在于它要考虑结构因振动而产生的惯性力（见达朗伯原理）和阻尼力，而同刚体动力学之间的主要区别在于要考虑结构因变形而产生的弹性力。结构动力学中，在外加动载荷作用下，结构会发生振动，它的任一部分或者任意取出的一个微体将在外载荷、弹性力、惯性力和阻尼力的共同作用下处于达朗伯原理意义下的平衡状态。通过位移及其导数来表示这种关系就得到运动方程。运动方程的建立、求解和分析是结构动力学理论研究的基本内容。

人们常说，结构力学是结构工程师的看家本bai事，足以说明结构力学在其专业知识结构中的重要地位。多年的结构力学教学工作中，总听到有学生叹息本课程难学，于是有了与同学们共同探讨如何学好结构力学的想法。

一、课程特点

结构力学是高校土建类专业一门重要的专业基础课，它既是专业课的基础，又直接服务于工程实际。作为专业基础课，它具有和其他基础课相同的特点：理论严密、系统完整、逻辑性强。同时，结构力学又比先学的其它基础课程更接近实际，它的基础概念和基本原理的物理意义具体、明确，计算简图形象、直观，分析问题的思路清晰、明乐。

二、学生学习《结构力学》的现状分析

1、调查结果分析

据对九五级学生的调查了解，对结构力学感兴趣的人数约占75％左右，大约有75％～90％的学生学习目的明确，能够认识到学习结构力学的重要性，除了少数的学生是为了应付考试而被动的学习外，大部分同学认为结构力学解题方法灵活、多样、技巧性强，学习这门课既能训练人的思维能力，增强分析问题、解决问题的能力，又很实用。所以，学习比较自觉主动。但学生也普通反映听课容易，做题困难。这样就在某种程度上影响了学生学习的情绪，主要表现在做作业时缺乏耐心，情绪不稳，遇到解不出的题，容易急躁，甚至放弃或抄袭别人的作业，因而影响了学习效果。

2、经常出现的错误及其原因分析

从学生作业和考试中最常出现的错误，大体可分为两类：一类为概念不清，解题方法和技巧不熟练。如：机动分析时，规则用错；静定结构的内力计算时，不能画出正确的隔离图，不能建立正确的平衡方程；简化计算中不能正确取出本结构计算简图等等。二类是计算错误。这类错误主要有：四则运算错误、解方程错误、计算符号写错等等。从错误的影响范围来看，往往是一处不慎，全盘皆错。

三、解决对策

课堂上，老师不可能将教材上所有内容面面具到。如果这样，一来学时所限，不可能做得到；二来讲的过多、过细、过全，学生不用思维，不用动脑筋，实际上窒息了学生的思维，只能使学生养成了过分依靠教师的习惯，这样，老师的愿望是好的，但效果适得其反。我们培养出来的人，应是具有独立思考，善于发现、分析和解决问题能力的人，是具有创新和开拓精神的人才。这是符合时代科技迅猛发展要求的。所以，我认为，同学们应在教师启发式教学指导下，改进学习方法，明确本课程的基本要求，自觉加强自身素质，培养创新能力，真正使自己所学的知识“活”起来。

(一)把握基本内容的学习

故然结构力学要解决的问题很多，提供的方法也不少，但初学时节，很容易感到结力就是一系列求解技巧和方法的罗列，有一种无处下手的感觉。的确，结构力学中涉及很多的、适用不同情况的、有特色的求解方法，但是，我们应跳出众多具体求解方法的“乱阵”，而去努力提炼发掘其中处理问题的最基本的“招术”，即主导思路和方法。其实，结构力学计算内容中，出现最频繁的要数结构组成分析和内力图的绘制。所以，应把它作为结力学习的两个基本的问题。解决好这两个问题，是学好结力的前提条件。初学者往往认为这些内容在理力和材力中已经学过，这里没有什么东西可学，甚至把纵坐标叠加法做内力图与材力中介绍过的“叠加法”相混淆，而没有认真的体会结力中这一方法的优越性。学习不求甚解，这是学习结力的一大忌讳。然而，仅仅停留在会算的基础上也是远远不够的，还应力求熟练和准确。因为只有这样，才能提高解题速度，同时也有利于思路的延伸。这就需要平时多练多总结了。另外有意识地熟记一些基本内力图也是有一定帮助的。

(二)培养能力拓展思路提高素质

学生在学习中向教师提问是正常现象，但目前同学们中的主要倾向是，能提出理论性问题的不多，问习题如何解算的较多。若以就事论事的态度学习结力，势必会养成对教师过多的依赖，而对作业中的困难不认真思考，不积极想办法解决。这很不利于同学们能力的培养和素质的提高。解一道题，答案本身并不重要，重要的在于思路、方法。如何能把老师在例题中讲过的方法，灵活地运用到具体的结构作业中去就需要学生要把相关的理论知识理解、消化、吸收，而不是就题论题。如超静定结构的计算中，首先要明确超静定结构计算与静定结构计算的主要差别，即各单跨梁的杆端弯矩不能全部只由平衡条件求得。一旦求得了所有的杆端弯矩，则一切问题与静定结构完全相同。因此，各式多样的超静定结构计算方法归结到一点，就是直接地或间接地求算各单跨染的杆端弯矩。

(三)注意简化计算方法的运用

在掌握了每种方法的基本运算方法后，为提高解题效率和解题技巧，就要注意简化计算方法的运用。结构的对称性是我们经常利用的一点。例如，在超静定计算中，我们可以取半结构进行计算，从而大大地减少未知力数目，甚至可以转化为静定结构；也可取对称的基本体系，这样可减少典型方程中系数和自由项的个数；

国内一般克拉夫和彭津的《结构动力学》，现将其简介摘抄如下：

本书是美国加利福尼亚大学(伯克利分校)研究生结构动力学课程的基本教材之一，主要介绍结构动力学基本理论和抗震结构计算理论，其主要特点是内容新颖。中文第一版所涉及的快速傅里叶分解的频域分析概念，适用于计算机的各种新分析方法，粘滞阻尼理论的最新的计算技巧，非线性结构动力分析的方法，随机振动理论及它们在抗震结构中的应用等，都是当时的最新成果。由于本书着重于基本原理、方法的阐述，虽然作者也举了许多例题

，但相对来说理论性较强，对相关基础不是太好的初学者，可能觉得稍微难懂一些。但是，如果借助教师之力一旦入门之后，定会觉得从本书获益良多

。时隔十多年后，两位教授在第一版的基础上与时俱进地做了很大幅度的修改。在上述主要特点的诸多方面都引入了许多新的成熟的研究成果。例如

，对一般荷载的逐步法，动力反应分析——叠加法，动力自由度的选择，多自由度体系动力反应分析——逐步法，无限自由度中的波传播，地震工程篇等引入了近年最具有实用价值的研究成果，使内容更具先进性。

但是同时，还有一本书，我认为是结构工程、防灾减灾专业和地震工程等专业很好的一本参考资料，那就是《结构动力学——理论及其在地震工程中的应用》，作者乔普拉，此书在国内有影印英文版和谢礼立院士翻译过来的中文版本。现将其简介摘抄如下：

原书Dynamics of Strutures：Theory and Applications Earthguake Enginering，Second

Editin是当今结构动力学方面的权威著作，是目前美国土木工程专业新一代的主流教材。作者Anil

K．Chopra教授为加州大学伯克利分校(UC Berkeley)新生代教授和学科带头人，国际顶尖学者，目前担任国际著名学术刊物《地震工程与结构动力学》(Earthquake Engineering

and Structural Dynamics)主编。原书是Chopra教授在第一版基础上修订、补充新的研究成果之后完成的，对结构动力学的基本知识、基础理论给予了系统、全面的阐述，内容深入浅出、循序渐进，在系统介绍基本理论知识的同时，密切结合地震工程的实践，对理论研究、工程应用乃至抗震设计规范中一些重要的结构动力学问题都给予了重点介绍，充分体现了理论联系实际的风格。书中还配有相当数量的例题，对掌握和理解结构动力学以及地震工程学都会有很大的帮助。

本书为其中文翻译版，由哈尔滨工业大学谢礼立院士、吕大刚教授等多名教师翻译而成。本书可以作为土木工程专业和地震工程专业的研究生或高年级本科生的教科书，也可以作为相关专业教师和研究工作者、特别是那些想涉足结构动力学这门知识的工程设计人员的自学参考书。

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