五层三跨框架结构内力计算任务书Word格式.docx
《五层三跨框架结构内力计算任务书Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《五层三跨框架结构内力计算任务书Word格式.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
3.2.2D值法剪力图………………………………………………...13
3.2.3D值法轴力图………………………………………………...14
3.3结构力学求解器………………………………………………...15
3.3.1结构弯矩图…………………………………………………..15
3.3.2结构剪力图…………………………………………………..16
3.3.3结构轴力图…………………………………………………..17
3.4计算结果比较…………………………………………………...17
4.竖直荷载计算…………………………………………………………18.
4.1分层法…………………………………………………………….18.
4.1.1分层法弯矩图………………………………………………..20
4.1.2分层法剪力图………………………………………………..21
4.1.3分层法轴力图………………………………………………..22
4.2结构力学求解器………………………………………………..23
4.2.1结构弯矩图…………………………………………………..23
4.2.2结构剪力图…………………………………………………..24
4.2.3结构轴力图…………………………………………………..25
4.3计算结果比较…………………………………………………...26
一、任务
1、计算多层多跨框架结构在荷载作用下的内力，画出内力图。
2、计算方法：
水平荷载作用下，用反弯点法和D值法及求解器分别计算；
竖向荷载作用下，用分层法及求解器分别计算。
3、对两种方法的计算结果进行对比，分析近似法的误差。
4、把计算过程写成计算书的形式。
二、计算简图及荷载
结构
（一）
1、计算简图如图1所示。
2、参考数据：
Eh=3.0×
107kN/m2
柱尺寸：
600×
600，梁尺寸（边梁）：
400×
600，（中间梁）500×
400
竖向荷载：
q′=17kN/m，q=17kN/m（图2）
水平荷载：
FP，=15kN,
FP=14kN（图3）
图1
图2
图3
三、水平荷载作用下的计算：
1.水平荷载作用下，采用反弯点法求解
解：
由I=bh3/12得：
I柱=0.64/12，I边梁=0.4×
0.63/12,I中梁=0.5×
0.43/12
所以：
EI柱=3.24×
105kN·
m,EI边梁=2.16×
m,
EI中梁=8×
104kN·
m
由此得：
i边梁=EI边梁/6=3.6×
104,
i中梁=EI中梁/2.1=3.8×
i柱=EI柱/3.6=9×
i底柱=EI柱/4.2=7.7×
由反弯点法原理得：
FQAE=FQBF=FQCG=FQDH=15/4=3.75kN;
FQEI=FQFJ=FQGK=FQHL=（15+14）/4=7.25kN；
FQIM=FQJN=FQKO=FQLP=（15+14×
2）/4=10.75kN；
FQMQ=FQNR=FQOS=FQPT=（15+14×
3）/4=14.25kN；
FQQU=FQRV=FQSX=FQTY=（15+14×
4）/4=17.75kN；
由此可得：
MAE=FQAE×
h/2=3.75×
3.6/2=6.75kN·
m;
同理：
（顺时针为正）
MAE=MBH=MCG=MDH=6.75kN·
MEA=MHB=MGC=MHD=6.75kN·
MEI=MFJ=MGK=MHL=13.05kN·
MIE=MJF=MKG=MLH=13.05kN·
MIM=MJN=MKO=MLP=19.35kN·
MMI=MNJ=MOK=MPL=19.35kN·
MMQ=MNR=MOS=MPT=25.65kN·
MQM=MRN=MSO=MTP=25.65kN·
由于底层反弯点为2/3h，所以
MQU=MRV=MSX=MTY=24.85kN·
m；
MUQ=MVR=MXS=MYT=49.70kN·
根据结点平衡计算梁端弯矩之和，再按左右梁的线刚度将弯矩分配到梁端：
由此原理可得：
MAB=MDC=-6.75kN·
MBA=MCD=-3.28kN·
MBC=MCB=-3.47kN·
MEF=MHG=-19.8kN·
MGH=MFE=-9.70kN·
MFG=MGF=-10.10kN·
MIJ=MLK=-32.40kN·
MKL=MJI=-15.88kN·
MJK=MKJ=-16.52kN·
MMN=MPO=-45.00kN·
MNM=MOP=-22.05kN·
MNO=MON=-22.95kN·
MQR=MTS=-50.50kN·
MRQ=MST=-24.75kN·
MRS=MSR=-25.75kN·
由此可作出水平荷载下，采用反弯点法求得的结构弯矩图：
反弯点法弯矩图：
弯矩图M（kN·
m）
继而根据结构平衡关系可求得的结构剪力图：
反弯点法剪力图：
剪力图FQ（kN）
继而根据结构平衡关系可求得的结构轴力图：
反弯点法轴力图：
轴力图FN（kN）
2.水平荷载作用下，采用D值法求解
由D值法原理可得结构各层剪力：
由此得：
由D值法原理可得修正后柱的反弯点高度：
反弯点高度h=yh柱；
反弯点高度比y=y0+y1+y2+y3;
查表计算得：
由此可作出水平荷载下，采用D值点法求得的结构弯矩图：
继而根据结构的平衡关系求出结构的剪力，D值法剪力图：
继而根据结构的平衡关系求出结构的轴力，D值法轴力图：
3.水平荷载作用下，采用结构力学求解器求得内力：
结构的弯矩图：
结构的剪力图：
剪力图（kN）
结构的轴力图：
轴力图（kN）
计算结果对比：
反弯点法认为柱的反弯点都在柱的中点，假定梁的刚度无限大，无结点转角。
用D值法求解框架内力时，考虑了结点转角，被称为精确的反弯点法，认为反弯点不在中点。
计算结果中，结构力学求解器结构精确，D值法次之，反弯点法误差较大。
四、竖直荷载作用下计算
1.在竖直荷载作用下，采用分层法求解
分层法原理：
在竖向荷载作用下，不考虑框架的侧移。
每层梁上的竖向荷载对其它层梁的影响可忽略不计。
上、下柱的远端是固定。
在计算中，除实际的固定端（如底层柱端）外，其他各层柱的线刚度均乘以折减系数0.9。
同时柱端的弯矩传递系数也相应地从原来的1／2改为1／3。
计算各层梁上竖向荷载值和梁的固端弯矩。
将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，柱端假定为固端。
计算梁、柱线刚度。
计算和确定梁、柱弯矩分配系数和传递系数。
按力矩分配法计算单层梁、柱弯矩。
将分层计算得到的、但属于同一层柱的柱端弯矩叠加得到柱的弯矩。
一般情况下，分层计算法所得杆端弯矩在各节点不平衡。
如果需要更精确的结果时，可将节点的不平衡弯矩再进行分配。
由于结构是对称的，所以可以取其半结构：
由原理：
计算出半边结构各杆端的弯矩：
MAB=-38.24kN·
MBA=43.18kN·
MBC=-12.18kN·
MAE=38.24kN·
MBF=-31.00kN·
MEA=25.87kN·
MEF=-46.98kN·
MEI=21.11kN·
MFB=-21.63kN·
MFE=48.80kN·
MFJ=-18.04kN·
MFG=-9.13kN·
MIE=22.85kN·
MIJ=-45.70kN·
MIM=22.85kN·
MJF=-19.25kN·
MJI=47.90kN·
MJN=-19.25kN·
MJK=-9.40kN·
MMI=23.39kN·
MMN=-45.30kN·
MMQ=21.91kN·
MNJ=-19.25kN·
MNM=47.90kN·
MNR=-19.25kN·
MNO=-9.40kN·
MQM=20.92kN·
MQR=-34.15kN·
MQU=13.23kN·
MRN=-21.53kN·
MRQ=46.36kN·
MRV=-14.96kN·
MRS=-9.87kN·
MUQ=6.62kN·
MVR=-7.48kN·
由结构的对称性可以求得另一半的弯矩。
在竖直荷载作用下，采用分层法求得结构的弯矩图：
继而可以根据结构的平衡条件求得结构的剪力图和轴力图：
结构剪力图：
结构轴力图：
2.在竖直荷载作用下，采用结构力学求解器计算内力
结构弯矩图：
结构剪力图FQ（kN）
结构轴力图FN（kN）
4.分层法与结构力学求解器计算结果对比
结构力学求解器算结果较为精确，而分层法计算有一定误差，
它是忽略侧移影响的一种近似方法。
两者的差距不是很大，所以，分层法误差也不是很大。
升级会员 