五層三跨框架結構內(nèi)力計算任務書

1、五層三跨框架結構內(nèi)力計算任務書學院：土木工程與力學學院教師：戴萍科目：結構力學班級：土木0901班姓名：許和平 學號：U202115702目錄1 .計算任務.32 .計算結構的根本數(shù)據(jù) ：33 .水平荷載計算 ：.-.5 3.1 反彎矩法5 3.1.1 反彎矩法彎矩圖：.83.1.2 反彎矩法剪力圖93.1.3 反彎矩法軸力圖/.103.2 D值法二11 3.2.1 D值法彎矩圖12.3.2.2 D值法剪力圖：133.2.3 D值法軸力圖：143.3 結構力學求解器二.153.3.1 結構彎矩圖.15 3.3.2 結構剪力圖.16 3.3.3 結構軸力圖.17 3.4 計算結果比擬,:174

2、.豎直荷載計算18.4.1 分層法Mg.4.1.1 分層法彎矩圖二204.1.2 分層法剪力圖二214.1.3 分層法軸力圖二224.2 結構力學求解器：234.2.1 結構彎矩圖.23 4.2.2 結構剪力圖.24 4.2.3 結構軸力圖：.25 4.3 計算結果比擬 .v.26-一、任務1、計算多層多跨框架結構在荷載作用下的內(nèi)力,畫出內(nèi)力圖.2、計算方法：水平荷載作用下,用反彎點法和D值法及求解器分別計算；豎向荷載作用下,用分層法及求解器分別計算.3、對兩種方法的計算結果進行比照,分析近似法的誤差.4、把計算過程寫成計算書的形式.二、計算簡圖及荷載結構一1、計算簡圖如圖1所示.2、參考數(shù)據(jù)

3、：Eh=3.0 X107kN/m 2柱尺寸：600 X600,梁尺寸邊梁：400 X600,中間梁500 X400豎向荷載：q =17kN/m , q=17kN/m 圖 2水平荷載：Fp,=15kN,Fp=14kN 圖 3圖1/T7777rrrrn rrtm*1rrrmqf t 才111.11X1111111111 . 1 1 .L.11111q* i.i1.qib 1 11 ,K1U1U U1 U 1 H 1 iqLUiJuLkjLmLjLLjLimLjLLJJljLLLe1 juLUU i JlJljLtJljLIJljLuJ6m, 2-1m.6m三、水平荷載作用下的計算:1 .水平荷載作

4、用下,采用反彎點法求解解：由 I=bh 3/12 得：I 柱=0.6 4/12 , I 邊梁=0.4 X0.63/12,I 中梁=0.5 X0.43/12所以：E I 柱=3.24 X105kN m, E I 邊梁=2.16 X105kN m,E I 中梁=8 X104 kN m由此得：i邊梁=E I邊梁/6=3.6 X104,i 中梁=E I 中梁/2.1=3.8 X104,iEI 柱/3.6=9 X104, i 底柱=E I 卞i/4.2=7.7 X104,由反彎點法原理得：Fqae= Fqbf= Fqcg= Fqdh =15/4=3.75kN;Fqei= Fqfj= Fqgk= Fqhl

5、= (15+14) /4=7.25kN ;Fqim = Fqjn= Fqko= Fqlp= (15+14 X2) /4=10.75kN ;Fqmq = F qnr = F qos= F qpt = (15+14 X3) /4=14.25kNFqqu = F qrv= F qsx= F qty= (15+14 X4) /4=17.75kN ;由此可得：M ae= F qae Xh/2=3.75 X3.6/2=6.75 kN m;同理：順時針為正M ae=M bh=M cg=M dh =6.75 kN m;M ea=M hb=M gc=M hd =6.75 kN m;M ei=M fj=M gk=

6、M HL=13.05kN m;M ie=M jf=M kg=M lh =13.05kN m;M im=M jn=M ko=M LP=19.35kN m;M mi=M nj=M ok=M pl =19.35kN m;M mq =M nr=M os=M pt= 25.65 kN m;M QM =M RN =M so=M TP =25.65 kN m;由于底層反彎點為2/3h ,所以M qu=M rv=M sx=M ty=24.85 kN m ;M uq=M vr=M xs=M yt =49.70kN m;根據(jù)結點平衡計算梁端彎矩之和,再按左右梁的線剛度將彎矩分配到 梁端:M=(M%4+4由此原理可

7、得:順時針為正M ab=M dc=-6.75 kN m ;M bc=M cb=-3.47 kN m;M gh=M fe=-9.70 kN m;M ij=M lk=-32.40 kNM jk=M KJ=-16.52kN m;Mba=M cd=-3.28 kN m;M ef=M hg=-19.8 kN m ;M fg=M gf=-10.10 kN m;m;M mn =M po=-45.00 kN m ;m; Mkl=M ji=-15.88 kNM nm =M op=-22.05 kN m; M no =M on =-22.95kN mM qr=M ts=-50.50 kN m ; Mrq=M st

8、=-24.75 kN m;M rs=M sr=-25.75 kN m;由此可作出水平荷載下,采用反彎點法求得的結構彎矩圖:反彎點法彎矩圖：19.311 045. 0065彎矩圖M (kN m)繼而根據(jù)結構平衡關系可求得的結構剪力圖:反彎點法剪力圖：inI.州-n.】h1Uh14.25剪力圖Fq (kN )繼而根據(jù)結構平衡關系可求得的結構軸力圖:反彎點法軸力圖:-11,5.HiT4削-KI SU:丁, J：-I一薪.酹7乩出2 .水平荷載作用下,采用D值法求解解：由D值法原理可得結構各層剪力：匕=凡k=i由此得：愣1囂他Bir 期酬船財M515或肢或T.622出U6(29時畫必抵 2,42 1

9、62二眈二以3 .且花月42 162二加二2jS：95 二2 口忖值減.42 162r nt18.111n-71電跖或9值2 5,231川由D值法原理可得修正后柱的反彎點高度:反彎點高度h=yh柱；反彎點高度比 y=y 0+y i+y 2+y 3；查表計算得:層數(shù)邊柱反彎點高度中柱反彎點高度yh/myh/IIl5 二0. 20. 720. 31. OS_ 4 0. 31. 080. 41.屯屯30. 41. 44氏鉆1. 6220. 5L 80. 5L 810. 75工70. 652.由此可作出水平荷載下,采用 D值點法求得的結構彎矩圖:彎矩圖M (kN m)一 m3.水平荷載作用下,采用結構

10、力學求解器求得內(nèi)力:結構的彎矩圖:柔,匕彎矩圖M (kN m)結構的剪力圖:-36IC:-L1.4BI Ullll,心K13剪力圖kN結構的軸力圖:41.4.注Illi 111IIjn1 11 1 111 f*014L軸力圖kN計算結果比照:反彎點法認為柱的反彎點都在柱的中點,假定梁的剛度無限大,無結點轉角.用D值法求解框架內(nèi)力時,考慮了結點轉角,被稱為精確的反彎點法,認為反彎點不在中點.計算結果中,結構力學求解器結構精確,D值法次之,反彎點法誤差較大.四、豎直荷載作用下計算1 .在豎直荷載作用下,采用分層法求解分層法原理：在豎向荷載作用下,不考慮框架的側移.每層梁上的豎向荷載對 其它層梁的影

11、響可忽略不計.上、下柱的遠端是固定.在計算中,除 實際的固定端如底層柱端外,其他各層柱的線剛度均乘以折減系數(shù) 0.9.同時柱端的彎矩傳遞系數(shù)也相應地從原來的1/2改為1/3.計算各層梁上豎向荷載值和梁的固端彎矩.將框架分層,各層梁 跨度及柱高與原結構相同,柱端假定為固端.計算梁、柱線剛度.計 算和確定梁、柱彎矩分配系數(shù)和傳遞系數(shù).按力矩分配法計算單層梁、 柱彎矩.將分層計算得到的、但屬于同一層柱的柱端彎矩疊加得到柱 的彎矩.一般情況下,分層計算法所得桿端彎矩在各節(jié)點不平衡. 如果需要更精確的結果時,可將節(jié)點的不平衡彎矩再進行分配. 由于結構是對稱的,所以可以取其半結構：由原理:計算出半邊結構各

12、桿端的彎矩:順時針為正Mab=-38.24 kN m; M ba=43.18 kN m; M bc=-12.18 kN m;M ae=38.24 kN m; M bf=-31.00 kN m; M ea=25.87 kN m;M ef=-46.98 kNm; M ei=21.11 kNm; M fb=-21.63 kN m;M fe=48.80 kNm; M Fj=-18.04kNm; M FG=-9.13kN m;M ie=22.85 kNm; M ij=-45.70 kNm; M im =22.85 kN m;M jf=-19.25 kNm; M ji=47.90 kNm; M jn=-1

13、9.25 kN m;M jk=-9.40 kNm; M mi =23.39 kNm; M mn =-45.30 kNm;Mmq =21.91 kNm; M Nj=-19.25kNm; M nm =47.90 kNm;Mnr=-19.25 kNm; M no=-9.40 kNm; M qm =20.92 kNm;Mqr=-34.15 kNm; M qu=13.23 kNm; M rn=-21.53 kNm;M rq=46.36 kNm; M RV=-14.96kNm; M rs=-9.87 kN m;M UQ=6.62kN m; M vr=-7.48 kN m;由結構的對稱性可以求得另一半的彎矩O在豎直荷載作用下,采用分層法求得結構的彎矩圖:彎矩圖M (kN m)繼而可以根據(jù)結構的平衡條件求得結構的剪力圖和軸力圖:結構剪力圖:結構軸力圖:-17,fid-4?. 16-3. 18一-17.W_7i!i H9-17, |6-97.94-HL 76-十5. 59341.拓力工的一Th招- -loh ZK-/I痛舒T. Hit7.空TM港T0K27751.F 941. 1H1Th螞T7