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1、实验三、第（5-6）题实验报告一平面刚架内力计算程序APF实验目的：(1)分析构件刚度与外界温度对结构位移的影响，如各杆刚度改变对内力分布的影响、温度因数对内力分布的影响。(2)观察并分析刚架在静力荷载及温度作用下的内力和变形规律，包括刚度的变化，结构形式的改变，荷载的作用位置变化等因素对内力及变形的影响。对结构静力分析的矩阵位移法的计算机应用有直观的了解(3)掌握杆系结构计算的《结构力学求解器》的使用方法。通过实验加深对静定、超静定结构特性的认识。实验设计1：计算图示刚架当梁柱刚度分别为、、、时结构的内力和位移，由此分析当刚架在水平荷载作用下横梁的水平位移与刚架梁柱比（）之间
2、的关系。(计算时忽略轴向变形)。数据文件：(1)变量定义,EI1=1,EI2=0.2(1,5,10)结点,1,0,0结点,2,0,4结点,3,6,4结点,4,6,0单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,4,6,0,0,0,0结点荷载,2,1,100,0单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1单元材料性质,3,3,-1,EI1,0,0,-1(2)变量定义,EI1=5(1,0.2,0.1),EI2=1结点,1,0,0
3、结点,2,0,4结点,3,6,4结点,4,6,0单元,1,2,1,1,1,1,1,1单元,2,3,1,1,1,1,1,1单元,3,4,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,4,6,0,0,0,0结点荷载,2,1,100,0单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1单元材料性质,3,3,-1,EI1,0,0,-1主要计算结果：位移：20实验三、第（5-6）题(1)令I1=1时，I2=0.2,1,5,10梁柱刚度比I2：I11：51：15：110：1横梁水平位移711.11/EI1(m)426.67/E
4、I1(m)304.76/EI1(m)286.18/EI1(m)(2)令I2=1时，I1=5,1,0.2,0.1梁柱刚度比I2：I11：51：15：110：1横梁水平位移142.22/EI1(m)426.67/EI1(m)1523.81/EI1(m)2861.78/EI1(m)弯矩：(1)令I1=1时，I2=0.2,1,5,10①梁柱刚度比I2：I1为1：5时的刚架弯矩图如下：②梁柱刚度比I2：I1为1：1时的刚架弯矩图如下： M图（单位：KN·m） M图（单位：KN·m）③梁柱刚度比I2：I1为5：1时的刚架弯矩图如下：④梁柱刚度比I2：I1为10：1时的刚架弯矩图如
5、下： M图（单位：KN·m） M图（单位：KN·m）20实验三、第（5-6）题(2)令I2=1时，I1=5,1,0.2,0.1①梁柱刚度比I2：I1为1：5时的刚架弯矩图如下：②梁柱刚度比I2：I1为1：1时的刚架弯矩图如下：M图（单位：KN·m） M图（单位：KN·m）③梁柱刚度比I2：I1为5：1时的刚架弯矩图如下：④梁柱刚度比I2：I1为10：1时的刚架弯矩图如下：M图（单位：KN·m） M图（单位：KN·m）三、结果分析及结论：①无论EI1和EI2的值如何改变，只要EI2：EI1的值不改变，那么刚架的弯矩图都是相同的；且随着梁
6、柱刚度比EI2：EI1的增大，两柱的弯矩的反弯点向下移动；横梁的弯矩的反弯点保持在中点不变；20实验三、第（5-6）题②当I1=1，I2=0.2,1,5,10时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变小[711.11/EI1(m)→426.67/EI1(m)→304.76/EI1(m)→286.18/EI1(m)]；③当I2=1，I1=5,1,0.2,0.1时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变大[142.22/EI1(m)→426.67/EI1(m)→1523.81/EI1(m)→2861.78/EI
7、1(m)]，且其变化的幅度远远大于当I1=1，I2=0.2,1,5,10时的幅度（因为I1=5,1,0.2,0.1是慢慢变小的）；④当I1=1，I2=0.2,1,5,10或当I2=1，I1=5,1,0.2,0.1时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，梁柱交点处的梁端与柱端的弯矩逐渐变大（44.44→80.00→95.24→97.56）（单位：KN·m）；柱底端弯矩逐渐变小（155.56→120.00→104.76→102.44）（单位：KN·m）。结论：在水平荷载保持不变的情况下：①增大梁
