五層三跨框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算任務(wù)書

1、-五層三跨框架構(gòu)造力計(jì)算任務(wù)書學(xué)院：土木工程與力學(xué)學(xué)院教師：戴萍科目：構(gòu)造力學(xué)班級(jí)：土木0901班：許和平*：U202115702目錄1. 計(jì)算任務(wù).32. 計(jì)算構(gòu)造的根本數(shù)據(jù).33.水平荷載計(jì)算.53.1反彎矩法53.1.1反彎矩法彎矩圖.8 3.1.2反彎矩法剪力圖9 3.1.3反彎矩法軸力圖.10 3.2 D值法.113.2.1D值法彎矩圖12. 3.2.2 D值法剪力圖.13 3.2.3 D值法軸力圖.143.3構(gòu)造力學(xué)求解器.153.3.1 構(gòu)造彎矩圖.153.3.2 構(gòu)造剪力圖.163.3.3 構(gòu)造軸力圖.17 3.4 計(jì)算結(jié)果比較.174.豎直荷載計(jì)算18.4.1 分層法.18.

2、4.1.1 分層法彎矩圖.20 4.1.2 分層法剪力圖.21 4.1.3 分層法軸力圖.224.2 構(gòu)造力學(xué)求解器.234.2.1 構(gòu)造彎矩圖.23 4.2.2 構(gòu)造剪力圖.24 4.2.3 構(gòu)造軸力圖.254.3 計(jì)算結(jié)果比較.26一、任務(wù)1、 計(jì)算多層多跨框架構(gòu)造在荷載作用下的力，畫出力圖。2、 計(jì)算方法：水平荷載作用下，用反彎點(diǎn)法和D值法及求解器分別計(jì)算；豎向荷載作用下，用分層法及求解器分別計(jì)算。3、 對(duì)兩種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)展比照，分析近似法的誤差。4、 把計(jì)算過(guò)程寫成計(jì)算書的形式。二、計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載構(gòu)造一1、 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖1所示。2、 參考數(shù)據(jù)： Eh=3.0×107kN/

3、m2柱尺寸：600×600，梁尺寸邊梁：400×600，中間梁500×400豎向荷載：q=17kN/m，q=17kN/m圖2水平荷載：FP，=15kN, FP=14kN圖3圖1圖2圖3三、水平荷載作用下的計(jì)算：1. 水平荷載作用下，采用反彎點(diǎn)法求解解： 由I=bh3/12得： I柱=0.64/12， I邊梁=0.4×0.63/12, I中梁=0.5×0.43/12 所以： E I柱=3.24×105kN·m, E I邊梁=2.16×105kN·m,E I中梁=8×104 kN·m 由此

4、得：i邊梁=E I邊梁/6=3.6×104, i中梁=E I中梁/2.1=3.8×104, i柱=E I柱/3.6=9×104, i底柱=E I柱/4.2=7.7×104,由反彎點(diǎn)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= FQS*= F

5、QTY=15+14×4/4=17.75kN；由此可得：MAE= FQAE×h/2=3.75×3.6/2=6.75 kN·m;同理：(順時(shí)針為正)MAE=MBH=MCG=MDH=6.75 kN·m; MEA=MHB=MGC=MHD =6.75 kN·m; MEI=MFJ=MGK=MHL=13.05kN·m;MIE=MJF=MKG=MLH=13.05kN·m;MIM=MJN=MKO=MLP=19.35kN·m;MMI=MNJ=MOK=MPL =19.35kN·m;MMQ=MNR=MOS=MPT= 2

6、5.65 kN·m;MQM=MRN=MSO=MTP =25.65 kN·m;由于底層反彎點(diǎn)為2/3h，所以MQU=MRV=MS*=MTY=24.85 kN·m；MUQ=MVR=M*S=MYT =49.70kN·m;根據(jù)結(jié)點(diǎn)平衡計(jì)算梁端彎矩之和，再按左右梁的線剛度將彎矩分配到梁端：由此原理可得：順時(shí)針為正MAB=MDC=-6.75 kN·m；MBA=MCD=-3.28 kN·m;MBC=MCB=-3.47 kN·m; MEF=MHG=-19.8 kN·m；MGH=MFE=-9.70 kN·m; MFG=MG

7、F=-10.10 kN·m;MIJ=MLK=-32.40 kN·m；MKL=MJI=-15.88 kN·m;MJK=MKJ=-16.52kN·m; MMN=MPO=-45.00 kN·m；MNM=MOP=-22.05 kN·m; MNO=MON=-22.95kN·m;MQR=MTS=-50.50 kN·m；MRQ=MST=-24.75 kN·m;MRS=MSR=-25.75 kN·m;由此可作出水平荷載下，采用反彎點(diǎn)法求得的構(gòu)造彎矩圖：反彎點(diǎn)法彎矩圖：彎矩圖MkN·m繼而根據(jù)構(gòu)造平衡關(guān)

8、系可求得的構(gòu)造剪力圖：反彎點(diǎn)法剪力圖：剪力圖FQkN繼而根據(jù)構(gòu)造平衡關(guān)系可求得的構(gòu)造軸力圖：反彎點(diǎn)法軸力圖：軸力圖FNkN2. 水平荷載作用下，采用D值法求解解：由D值法原理可得構(gòu)造各層剪力：由此得：由D值法原理可得修正后柱的反彎點(diǎn)高度：反彎點(diǎn)高度h=yh柱；反彎點(diǎn)高度比y=y0+y1+y2+y3;查表計(jì)算得：由此可作出水平荷載下，采用D值點(diǎn)法求得的構(gòu)造彎矩圖：彎矩圖MkN·m繼而根據(jù)構(gòu)造的平衡關(guān)系求出構(gòu)造的剪力，D值法剪力圖：剪力圖FQkN繼而根據(jù)構(gòu)造的平衡關(guān)系求出構(gòu)造的軸力，D值法軸力圖：軸力圖FNkN3. 水平荷載作用下，采用構(gòu)造力學(xué)求解器求得力：構(gòu)造的彎矩圖：彎矩圖MkN&#

9、183;m構(gòu)造的剪力圖：剪力圖kN構(gòu)造的軸力圖：軸力圖kN計(jì)算結(jié)果比照：反彎點(diǎn)法認(rèn)為柱的反彎點(diǎn)都在柱的中點(diǎn)，假定梁的剛度無(wú)限大，無(wú)結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角。用D值法求解框架力時(shí)，考慮了結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角，被稱為準(zhǔn)確的反彎點(diǎn)法，認(rèn)為反彎點(diǎn)不在中點(diǎn)。計(jì)算結(jié)果中，構(gòu)造力學(xué)求解器構(gòu)造準(zhǔn)確，D值法次之，反彎點(diǎn)法誤差較大。四、豎直荷載作用下計(jì)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(duì)其它層梁的影響可忽略不計(jì)。上、下柱的遠(yuǎn)端是固定。在計(jì)算中，除實(shí)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(shí)柱端的彎矩傳遞系數(shù)也相應(yīng)地從原來(lái)的12改為13。計(jì)算各

10、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構(gòu)造一樣，柱端假定為固端。計(jì)算梁、柱線剛度。計(jì)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(jì)算單層梁、柱彎矩。將分層計(jì)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(jì)算法所得桿端彎矩在各節(jié)點(diǎn)不平衡。如果需要更準(zhǔn)確的結(jié)果時(shí)，可將節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩再進(jìn)展分配。由于構(gòu)造是對(duì)稱的，所以可以取其半構(gòu)造：由原理：計(jì)算出半邊構(gòu)造各桿端的彎矩：順時(shí)針為正MAB=-38.24 kN·m; MBA=43.18 kN·m; MBC=-12.18 kN·m;MAE=38.24 kN·m;

11、 MBF=-31.00 kN·m; MEA=25.87 kN·m;MEF=-46.98 kN·m; MEI=21.11 kN·m; MFB=-21.63 kN·m;MFE=48.80 kN·m; MFJ=-18.04kN·m; MFG=-9.13kN·m;MIE=22.85 kN·m; MIJ=-45.70 kN·m; MIM=22.85 kN·m;MJF=-19.25 kN·m; MJI=47.90 kN·m; MJN=-19.25 kN·m;MJK=-

12、9.40 kN·m; MMI=23.39 kN·m; MMN=-45.30 kN·m;MMQ=21.91 kN·m; MNJ=-19.25kN·m; MNM=47.90 kN·m;MNR=-19.25 kN·m; MNO=-9.40 kN·m; MQM=20.92 kN·m;MQR=-34.15 kN·m; MQU=13.23 kN·m; 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;由構(gòu)造的對(duì)稱性可以求得另一半的彎矩。在豎直荷載作用下，采用分層法求得構(gòu)造的彎矩圖：彎矩圖MkN·m繼而可以根據(jù)構(gòu)造的平衡條件求得構(gòu)造的剪