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文档简介

1、结构力学课程大作业结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算 姓 名:朱子晨 班 级:土木1404班 学 号:U201415456 指导教师:樊剑华中科技大学土木工程与力学学院2016年11月21日任务1. 求解多层多跨框架结构在荷载作用下的弯矩以及各结点的转角和侧移。2. 计算方法:1) 用近似法计算:水平荷载作用用反弯点法计算,竖向荷载作用采用分层法和二次力矩分配法计算。2) 用电算(结构力学求解器)进行复算。3. 就最大相对误差处,说明近似法产生误差的来源。4. 将手算结果写成计算书形式。计算简图和基本数据1. 计算简图:如图一所示2. 基本计算参数材料弹性模量:杆件尺寸及抗弯刚度抗拉刚度表

2、底层柱其他层柱边梁中间梁尺寸抗弯刚度68266.740016.76075083333.3抗拉刚度5120000392000036000004000000荷载列表竖向荷载水平荷载3. 荷载分组1) 计算水平荷载2) 计算竖直荷载分层法计算竖直荷载按照书上的方法,将结构分为5层,分别用力矩分配法来计算,然后叠加。其中底层以上的柱子的刚度要乘以折减系数0.9,传递系数取1/3,底层柱刚度不需要折减,传递系数取1/2。荷载: 1. 第五层计算线刚度:分配系数:结点1:结点2:结点3:固端弯矩:弯矩分配计算:2. 第四层计算线刚度:分配系数:结点4:结点5:结点6:固端弯矩:弯矩分配计算:3. 第三层计

3、算第三层与第四层除了结点编号改变其他相同。线刚度:分配系数:结点7:结点8:结点9:固端弯矩:弯矩分配计算:4. 第二层计算第二层计算也与第四层相同。线刚度:分配系数:结点4:结点5:结点6:固端弯矩:弯矩分配计算:5. 底层计算线刚度:分配系数:结点13:结点14:结点15:固端弯矩:弯矩分配计算:杆端弯矩叠加与分配:26最终弯矩二次力矩分配法计算竖直弯矩1. 线刚度:底层以上柱=底层柱=边梁=中间梁=2. 计算相对转动刚度:构件名称转动刚度S相对转动刚度S框架梁边跨4i=540001.417中跨4i=38111.21.000框架柱底层4i=60681.61.592其它层4i=44463.2

4、1.1673. 计算分配系数:结点Si'10.0000.0000.5480.45220.3950.0000.3260.27930.4610.0000.5390.00040.0000.3110.3110.37850.2980.2460.2460.21060.3000.3500.3500.00070.0000.3110.3110.37880.2980.2460.2460.21090.3000.3500.3500.000100.0000.3110.3110.378110.2980.2460.2460.210120.3000.3500.3500.000130.0000.2800.3810.33

5、9140.2740.2250.3080.193150.2660.3100.4240.0004. 荷载列表固端弯矩顶层边梁顶层中间梁其它层边梁其它层中间梁5. 分配与最终弯矩:最终弯矩:反弯点法计算水平荷载1. 计算柱的剪力:因为每一排柱的线刚度都相等,每根柱的剪力相等。第五层柱:第四层柱:第三层柱:第二层柱:底层柱:2. 计算柱的弯矩:因为每一排柱的线刚度都相等,每根柱的弯矩相等。第五层柱:第四层柱:第三层柱:第二层柱:底层柱:反弯点在柱2/3高处 3. 计算梁的弯矩:说明:边梁和中间梁线刚度不一样,所以边梁按照0.313分配,中间梁按照0.687分配。结点1:结点2:结点3:结点4:结点5:

6、结点6:结点7:结点8:结点9:结点10:结点11:结点12:结点13:结点14:结点15:4. 最终弯矩图:侧移的计算则第i层的位移为第五层侧移:13.966mm第四层侧移:13.383mm第三层侧移:11.764mm第二层侧移:9.108mm第一层侧移:5.416mm电算竖直荷载:结点,1,0,0 结点,2,0,4.5结点,3,0,8.1结点,4,0,11.7结点,5,0,15.3结点,6,0,18.9结点,7,4.5,18.9结点,8,4.5,15.3结点,9,4.5,11.7结点,10,4.5,8.1结点,11,4.5,4.5结点,12,4.5,0结点,13,7.5,0结点,14,7.

7、5,4.5结点,15,7.5,8.1结点,16,7.5,11.7结点,17,7.5,15.3结点,18,7.5,18.9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单元,4,5,1,1,1,1,1,1单元,5,6,1,1,1,1,1,1单元,6,7,1,1,1,1,1,1单元,7,8,1,1,1,1,1,1单元,8,9,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,1,1,1,1单元,10,11,1,1,1,1,1,1单元,11,12,1,1,1,1,1,1单元,13,14,1,1,1,1,1,1单元,14,15,1,1,1,1,

8、1,1单元,15,16,1,1,1,1,1,1单元,16,17,1,1,1,1,1,1单元,17,18,1,1,1,1,1,1单元,18,7,1,1,1,1,1,1单元,5,8,1,1,1,1,1,1单元,8,17,1,1,1,1,1,1单元,4,9,1,1,1,1,1,1单元,9,16,1,1,1,1,1,1单元,3,10,1,1,1,1,1,1单元,10,15,1,1,1,1,1,1单元,2,11,1,1,1,1,1,1单元,11,14,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,12,6,0,0,0,0结点支承,13,6,0,0,0,0单元材料性质,1,1,51200

9、00,68266.7,0,0,-1单元材料性质,11,11,5120000,68266.7,0,0,-1单元材料性质,12,12,5120000,68266.7,0,0,-1单元材料性质,2,5,3920000,40016.7,0,0,-1单元材料性质,7,10,3920000,40016.7,0,0,-1单元材料性质,13,16,3920000,40016.7,0,0,-1单元材料性质,6,6,3600000,60750,0,0,-1单元材料性质,18,18,3600000,60750,0,0,-1单元材料性质,20,20,3600000,60750,0,0,-1单元材料性质,22,22,3

10、600000,60750,0,0,-1单元材料性质,24,24,3600000,60750,0,0,-1单元材料性质,17,17,4000000,28583.3,0,0,-1单元材料性质,19,19,4000000,28583.3,0,0,-1单元材料性质,21,21,4000000,28583.3,0,0,-1单元材料性质,23,23,4000000,28583.3,0,0,-1单元材料性质,25,25,4000000,28583.3,0,0,-1单元荷载2,24,25,3,5.751,0,1,90单元荷载2,22,23,3,5.75,0,1,90单元荷载2,20,21,3,5.75,0,1

11、,90单元荷载2,18,19,3,5.75,0,1,90单元荷载,6,3,5,0,1,90单元荷载,17,3,5,0,1,-90内力计算单位:力(kN),力矩(kN)杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 -63.1892227 -1.24293977 1.85693765 -63.1892227 -1.24293977 -3.73629131 2 -50.5095199 -2.28871949 4.12414478 -50.5095199 -2.28871949 -4.11524538 3 -37.5755806 -2.

12、41097378 4.31417498 -37.5755806 -2.41097378 -4.36533063 4 -24.4673931 -2.39767365 4.39090703 -24.4673931 -2.39767365 -4.24071810 5 -11.1593928 -3.11461771 5.08101094 -11.1593928 -3.11461771 -6.13161280 6 -3.11461771 11.1593928 -6.13161280 -3.11461771 -11.3406071 -6.53934495 7 -18.9845976 1.38811445

13、-2.70365060 -18.9845976 1.38811445 2.29356141 8 -39.5972937 1.10557432 -1.96968704 -39.5972937 1.10557432 2.01038050 9 -60.7277231 1.15067226 -2.09935125 -60.7277231 1.15067226 2.04306887 10 -82.2930639 1.16444319 -2.10573588 -82.2930639 1.16444319 2.08625959 11 -104.550571 0.65558769 -1.95047724 -1

14、04.550571 0.65558769 0.99966736 12 -42.2677061 0.58735208 -0.90002906 -42.2677061 0.58735208 1.74305530 13 -34.0724161 1.12427630 -1.95722652 -34.0724161 1.12427630 2.09016816 14 -25.4466962 1.26030152 -2.20863059 -25.4466962 1.26030152 2.32845490 15 -16.5603130 1.29209933 -2.33410647 -16.5603130 1.

15、29209933 2.31745111 16 -7.35600947 1.72650326 -2.81168897 -7.35600947 1.72650326 3.40372277 17 -1.72650326 -7.35600947 3.40372277 -1.72650326 7.64399053 3.83569435 18 0.71694406 13.3080003 -9.32172904 0.71694406 -12.5669997 -7.65447769 19 0.43440393 8.04569639 -3.39122924 0.43440393 -9.20430361 -5.1

16、2914009 20 -0.01330014 13.1081875 -8.75623766 -0.01330014 -12.7668124 -7.98814376 21 0.03179780 8.36361688 -3.87841200 0.03179780 -8.88638312 -4.66256137 22 0.12225429 12.9339392 -8.42942036 0.12225429 -12.9410607 -8.44544378 23 0.13602522 8.62428009 -4.29663902 0.13602522 -8.62571991 -4.29879875 24

17、 1.04577972 12.6797027 -7.86043609 1.04577972 -13.1997972 -9.03064861 25 0.53692422 9.05770998 -4.99391177 0.53692422 -8.19529002 -3.70028182-左图为弯矩图,右图为位移图 水平荷载:结点,1,0,0结点,2,0,4.5 结点,3,0,8.1结点,4,0,11.7结点,5,0,15.3结点,6,0,18.9结点,7,4.5,18.9结点,8,4.5,15.3结点,9,4.5,11.7结点,10,4.5,8.1结点,11,4.5,4.5结点,12,4.5,0结

18、点,13,7.5,0结点,14,7.5,4.5结点,15,7.5,8.1结点,16,7.5,11.7结点,17,7.5,15.3结点,18,7.5,18.9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单元,4,5,1,1,1,1,1,1单元,5,6,1,1,1,1,1,1单元,6,7,1,1,1,1,1,1单元,7,8,1,1,1,1,1,1单元,8,9,1,1,1,1,1,1单元,9,10,1,1,1,1,1,1单元,10,11,1,1,1,1,1,1单元,11,12,1,1,1,1,1,1单元,13,14,1,1,1,1,1,

19、1单元,14,15,1,1,1,1,1,1单元,15,16,1,1,1,1,1,1单元,16,17,1,1,1,1,1,1单元,17,18,1,1,1,1,1,1单元,18,7,1,1,1,1,1,1单元,5,8,1,1,1,1,1,1单元,8,17,1,1,1,1,1,1单元,4,9,1,1,1,1,1,1单元,9,16,1,1,1,1,1,1单元,3,10,1,1,1,1,1,1单元,10,15,1,1,1,1,1,1单元,2,11,1,1,1,1,1,1单元,11,14,1,1,1,1,1,1结点支承,1,6,0,0,0,0结点支承,12,6,0,0,0,0结点支承,13,6,0,0,0

20、,0单元材料性质,1,1,5120000,68266.7,0,0,-1单元材料性质,11,11,5120000,68266.7,0,0,-1单元材料性质,12,12,5120000,68266.7,0,0,-1单元材料性质,2,5,3920000,40016.7,0,0,-1单元材料性质,7,10,3920000,40016.7,0,0,-1单元材料性质,13,16,3920000,40016.7,0,0,-1单元材料性质,6,6,3600000,60750,0,0,-1单元材料性质,18,18,3600000,60750,0,0,-1单元材料性质,20,20,3600000,60750,0,

21、0,-1单元材料性质,22,22,3600000,60750,0,0,-1单元材料性质,24,24,3600000,60750,0,0,-1单元材料性质,17,17,4000000,28583.3,0,0,-1单元材料性质,19,19,4000000,28583.3,0,0,-1单元材料性质,21,21,4000000,28583.3,0,0,-1单元材料性质,23,23,4000000,28583.3,0,0,-1单元材料性质,25,25,4000000,28583.3,0,0,-1结点荷载,6,1,18,0结点荷载,5,1,32,0结点荷载,4,1,32,0结点荷载,3,1,32,0结点荷

22、载,2,1,32,0内力计算单位:力(默认),力矩(默认)杆端内力值 ( 乘子 = 1)- 杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩- 1 153.975713 46.5654509 -133.294278 153.975713 46.5654509 76.2502506 2 97.8829396 34.5203384 -57.9167002 97.8829396 34.5203384 66.3565181 3 53.1126509 25.0482422 -40.0785299 53.1126509 25.0482422 50.0951420 4 22.49976

23、26 15.4252663 -22.6610731 22.4997626 15.4252663 32.8698856 5 5.86938514 5.64445976 -6.39076136 5.86938514 5.64445976 13.9292937 6 -12.3555402 -5.86938514 13.9292937 -12.3555402 -5.86938514 -12.4829393 7 -0.36814871 9.29199907 -19.5733933 -0.36814871 9.29199907 13.8778032 8 0.12830361 23.2762706 -45.

24、3261637 0.12830361 23.2762706 38.4684107 9 2.72837524 38.1957449 -72.2582240 2.72837524 38.1957449 65.2464578 10 7.49152739 53.2332035 -98.1818543 7.49152739 53.2332035 93.4576783 11 14.5518871 58.2650671 -111.517278 14.5518871 58.2650671 150.675523 12 -168.527600 41.1694818 -124.956682 -168.527600

25、41.1694818 60.3059854 13 -105.374467 26.2464580 -42.4289920 -105.374467 26.2464580 52.0582568 14 -55.8410262 18.7560128 -28.1450042 -55.8410262 18.7560128 39.3766419 15 -22.6280663 11.2984630 -14.5373851 -22.6280663 11.2984630 26.1370816 16 -5.50123643 3.06354117 -1.61549295 -5.50123643 3.06354117 9.41325526 17 -3.06354117 -5.50123643 9.41325526 -3.06354117 -5.50123643 -7.09045403 18 -22.2191934 -16.6303775 39.2606469

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