最新框架结构内力位移计算算例培训讲学.doc

《最新框架结构内力位移计算算例培训讲学.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、结构力学课程大作业——多层多跨框架结构内力及位移计算班级学号姓名华中科技大学土木工程与力学学院年月日结构力学课程大作业——多层多跨框架结构内力与位移计算一、任务1、计算多层多跨框架结构在荷载作用下的弯矩和结点位移。2、计算方法要求：（1）用迭代法、D值法、反弯点法及求解器计算框架结构在水平荷载作用下的弯矩，并用迭代法的结果计算其结点位移。（2）用迭代法、分层法、二次力矩分配法及求解器计算框架结构在竖向荷载作用下的弯矩，并用迭代法的结果计算其结点位移。3、分析近似法产生误差的原因。二、计算简图及基本数据本组计算的结构其计算简图如图1所示，基本数据如下。混凝土弹性

2、模量：构件尺寸：柱：底层：其它层：梁：边梁：中间梁：水平荷载：，（见图2）竖向均布恒载：（见图8）图1各构件的线刚度：，其中边梁：中间梁：底层柱：其它层柱：三、水平荷载作用下的计算（一）用迭代法计算1、计算各杆的转角分配系数转角分配系数计算公式：结点“1”：结点“2”：图2由于该结构是对称结构，因此结点“3”的分配系数应该等于结点“2”的，结点“4”的分配系数应该与结点“1”的相等，所以本题只需计算1、2、5、6、9、10、13、14、17、18结点的分配系数。结点“5”：结点“6”：由于该框架第二、三、四层结构一样，故结点9、13与结点“5”相应杆的分配系数

3、相同，结点10、14与结点“6”相应杆的分配系数相同。结点“17”：结点“18”：2、计算各柱的侧移分配系数侧移分配系数计算公式：此结构各层柱的线刚度均相等，因此所有柱的侧移分配系数都相同：3、计算各杆的固端弯矩、楼层剪力及楼层弯矩由于各杆没有节间荷载，因此各杆的固端弯矩均为零，故各结点的不平衡力矩。楼层剪力的计算公式：楼层弯矩的计算公式：具体计算如下：4、迭代计算转角迭代公式：侧移迭代公式：由于只有水平荷载，因此先迭代侧移，后迭代转角。循环路线：侧移：五层四层三层二层一层转角：“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9”“10”“11”“12”“1

4、3”“14”“15”“16”“17”“18”“19”“20”具体迭代过程见图3，杆端弯矩计算见图4，弯矩图见图5。例：第五层第1轮的侧移迭代如下：“1”结点第一轮的转角迭代如下：例：第五层第3轮的侧移迭代如下：“1”结点第3轮的转角迭代如下：“18”结点第4轮的转角迭代如下：图3图4最后弯矩计算公式：或：图55、计算各结点的转角和侧移引用公式：，。由于结构是对称的，在水平荷载作用下，其位移应该是反对称的。第五层：第四层：第三层：第二层：第一层：（二）用D值法计算1、求各柱的剪力值本结构由于对称，只需计算一半即可。表1柱的剪力计算（kN）第五层1-52-6==第

5、四层5-96-10==第三层9-1314～10==第二层13-1714-18==第一层17-2118-22==2、计算各柱反弯点高度比表2柱的反弯点高度比计算第五层1-52-6第四层5-96-10第9-1310-14三层第二层13-1714-18第一层17-2118-223、求各柱杆端弯矩第五层：第四层：第三层：第二层：第一层：4、求各横梁的杆端弯矩第五层：第四层：第三层：第二层：第一层：5、绘弯矩图如图6所示。图6（三）用反弯点法计算1、求各柱的剪力值由于本结构对称，取半结构计算即可。又由于各层柱侧向刚度均为，故同层各柱剪力值相等，为：表3柱剪力计算层数楼层

6、剪力(kN)柱子剪力FQr(kN)五153.75四4511.25三7518.75二10526.25一13533.752、各柱反弯点高度底层柱：反弯点高度位于距底部2/3层高处；其它层柱：反弯点位于层高的中点处。3、求各柱杆端弯矩第五层：第四层：第三层：第二层：第一层：4、求各横梁的杆端弯矩第五层：第四层：第三层：第二层：第一层：5、绘出弯矩图如图7所示图7四、竖向均布荷载作用下的计算计算简图如图8所示。（一）用迭代法计算1、各杆的转角分配系数及各柱的侧移分配系数由于结构对称，结点只有转角没有侧移，只需计算转角分配系数（与水平荷载作用的相同）。2、计算固端弯矩图

7、83、用迭代法计算如前所说由于结构对称，荷载对称，变形必然对称，因此没有侧移，只需进行转角迭代。引用公式：循环路线：“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9”“10”“11”“12”“13”“14”“15”“16”“17”“18”“19”“20”具体迭代过程见图9，杆端弯矩计算见图10，弯矩图见图11。例：“1”结点的第一轮转角迭代：“10”结点的第3轮转角迭代：图9图10图114、计算各结点的转角（二）用分层法计算本结构可以分顶层、中间层和底层三个部分进行分别计算，如图12所示），然后再迭加即可。顶层中间层底层图121、顶层弯矩计算由于结构与荷载

8、均为对称，因此可以取半结构进行计算，其