五層三跨框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算任務書0001

1、五層三跨框架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的根本數(shù)據(jù) .33 .水平荷載計算 .53.1 反彎矩法53.1.1 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.113.2.1 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(jié)構(gòu)力學求解器.153.3.1 結(jié)構(gòu)彎矩圖.153.3.2 結(jié)構(gòu)剪力圖 .163.3.3 結(jié)構(gòu)軸力圖.173.4 計算結(jié)果比擬.174 .豎直荷載計算18

2、.4.1 分層法.18.4.1.1 分層法彎矩圖 .204.1.2 分層法剪力圖.214.1.3 分層法軸力圖 .224.2 結(jié)構(gòu)力學求解器.234.2.1 結(jié)構(gòu)彎矩圖.234.2.2 結(jié)構(gòu)剪力圖.244.2.3 結(jié)構(gòu)軸力圖.254.3 計算結(jié)果比擬.26一、任務1、計算多層多跨框架結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)構(gòu)一1、計算簡圖如圖1所示.2、參考數(shù)據(jù)：E h=3.0 M07kN

3、/m柱尺寸：600 >600,梁尺寸邊梁：400>600,中間梁500X400豎向荷載:q' =17kN/m q=17kN/m圖 2水平荷載：Fp =15kN, Fp=14kN 圖 3三、水平荷載作用下的計算：1.水平荷載作用下,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 X 0.6 3/12, I中梁=0.5 X 0.4 3/12所以：E I柱=3.24 X 105kN- m, E I 邊梁=2.16 x 105kN m,E I 中梁=8X 104 kN m由此得： i邊梁 =E I 邊梁/6=3.6 X104,i 中梁

4、=E I 中梁/2.1=3.8 X104,i柱=E I 柱/3.6=9 乂 104,i底柱=£ I 柱/4.2=7.7 X104,15kN xAB CD214kNFGITArl14kW _TJKILN0L)rRsl_4kNT1UVXY由反彎點法原理得：Fqa= Fqb= Fqc= FQD=15/4=3.75kN;Fqei= Fqfk Fqg= Fqhl= (15+14) /4=7.25kN ;Fqim= Fqjn= Fqk= Fqlp= (15+14X 2) /4=10.75kN ;Fqm= Fqn= Fqo= Fqpt= (15+14X 3) /4=14.25kN ;Fqq= Fq

5、rv= Fqs= Fqty= (15+14X4) /4=17.75kN ;由此可得：MAe= FqaeX h/2=3.75 乂 3.6/2=6.75 kN m;同理：(順時針為正)MAe=MBh=MCg=MDh=6.75 kN m;Mea=Mb=Mc=MHd=6.75 kN m;ME產(chǎn)Mj=M=Mk=13.05kN m;Me=Mf=M(=Mh =13.05kN m;MM=MN=MKo=Mp=19.35kN m;MMi=MNj=MOk=MPl =19.35kN m;MMq=MIr=MOs=MPt= 25.65 kN m;MQm=Mn=Mo=Mp =25.65 kN m;由于底層反彎點為2/3h

6、,所以MQu=M尸Mx=My=24.85 kN m;MUq=M1r=MIs=MYt =49.70kN m;根據(jù)結(jié)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：O MJO M；區(qū)7同,M：*由此原理可得：順時針為正Mb=MJc=-6.75 kN rn Ma=Md=-3.28 kN m;Mc=Mb=-3.47 kN m; Mef=Mg=-19.8 kN m M3H=Me=-9.70 kN - m; Mf=Mf=-10.10 kN - m; MJ=Mk=-32.40 kN rn Ml=Mi=-15.88 kN - m; MK=ML=-16.52kN m; MmN=M9o=-45.00

7、 kN m MmfMp=-22.05 kN m; MNd=MN=-22.95kN m; Mb=Ms=-50.50 kN rn McfMt=-24.75 kN m; MRs=Mr=-25.75 kN m;由此可作出水平荷載下,采用反彎點法求得的結(jié)構(gòu)彎矩圖:反彎點法彎矩圖：彎矩圖M (kN -項繼而根據(jù)結(jié)構(gòu)平衡關(guān)系可求得的結(jié)構(gòu)剪力圖:反彎點法剪力圖：剪力圖Fq (kN)繼而根據(jù)結(jié)構(gòu)平衡關(guān)系可求得的結(jié)構(gòu)軸力圖:反彎點法軸力圖：軸力圖Fn (kN)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(jié)構(gòu)各層剪力：k=i由此得:跚撕加tti 慟斷哪捌加醐陋陋515H 11,394也叫設(shè)2M建4'

8、;H1,D=1.39同MD=Z 匚設(shè), 記旦 _31間出網(wǎng)或盹42二727M1盛2jH 1,0=1,39忖照明?二J62皿181 | ?1忖雨回.6時9拈2 58 9.2315J61 1 川一由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()+yi+y2+y3；查表計算得：層數(shù)邊柱反彎點高度中柱反彎點高度yh/myh/m50. 20. 720. 3L 0840. 3L 080. 4L 4430. 41. 440. 451. 6220. 5L 80. 5L 810. 752. 70. 652. 34由此可作出水平荷載下,采用 D值點法求得的結(jié)構(gòu)彎矩圖:27J冏彎

9、矩圖M (kN -項繼而根據(jù)結(jié)構(gòu)的平衡關(guān)系求出結(jié)構(gòu)的剪力,D值法剪力圖:剪力圖Fq (kN)繼而根據(jù)結(jié)構(gòu)的平衡關(guān)系求出結(jié)構(gòu)的軸力,D值法軸力圖:-12.26-2X 4：-小明-ti2. 明-11.如一一時：U. ii7軸力圖Fn (kN)3.水平荷載作用下,采用結(jié)構(gòu)力學求解器求得內(nèi)力: 結(jié)構(gòu)的彎矩圖：彎矩圖M (kN - n)結(jié)構(gòu)的剪力圖:剪力圖kN結(jié)構(gòu)的軸力圖:軸力圖(kN)計算結(jié)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(jié)點轉(zhuǎn)角.用D值法求解框架內(nèi)力時,考慮了結(jié)點轉(zhuǎn)角, 被稱為精確的反彎點法,認為反彎點不在中點.計算結(jié)果中,結(jié) 構(gòu)力學求解器結(jié)構(gòu)精確,D值法次之,反

10、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(cè)移.每層梁上的豎向荷載對 其它層梁的影響可忽略不計.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(jié)構(gòu)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,

11、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(jié)果時,可將節(jié)點的不平衡彎矩再進行分配. 由于結(jié)構(gòu)是對稱的,所以可以取其半結(jié)構(gòu)：由原理:計算出半邊結(jié)構(gòu)各桿端的彎矩：順時針為正Mb=-38.24 kN m; Mba=43.18 kNm; Mbc=-12.18 kNm;Me=38.24 kN m; Mbf=-31.00 kNm; Mea=25.87 kNm;Mf=-46.98 kN m; Mei=21.11 kNm; Mfb=-21.63 kNm;MFe=48.80 kN m; MFj=-18.04kN m; MFG=-9.13kN m;ME=22.85 kN m; Mij =-45.70

12、 kNm; Mim=22.85 kNm;Mf=-19.25 kNm; Mji=47.90 kNm; Mjn=-19.25 kN m;Mk=-9.40 kN m; Mmi=23.39 kN m; MmN=-45.30 kN m;MMq=21.91 kN m; Mw=-19.25kN m; Mnm=47.90 kN m;MNr=-19.25 kNm; Mno=-9.40 kNm; Mqm=20.92 kNm;MQr=-34.15 kNm; Mqu=13.23 kNm; Mrn=-21.53 kN m;MRq=46.36 kN m; MRV=-14.96kN m; Mrs=-9.87 kN m;MUQ=6.62kN m; Mvr=-7.48 kN m;由結(jié)構(gòu)的對稱性可以求得另一半的彎矩.在豎直荷載作用下,采用分層法求得結(jié)構(gòu)的彎矩圖:-38.24-4X 1S7& 18-郃.凡彎矩圖M (kN -項繼而可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的平衡條件求得結(jié)構(gòu)的剪力圖和軸力圖:結(jié)構(gòu)剪力圖：結(jié)構(gòu)軸力圖:J7- HCri2-345t 4H-276. 32軸力圖Fn (kN)2 .在豎直荷載作用下,采用結(jié)構(gòu)力學求解器