五层三跨框架结构内力计算任务书

1、-五层三跨框架构造力计算任务书学院：土木工程与力学学院教师：戴萍科目：构造力学班级：土木0901班：许和平*：U202115702目录1. 计算任务.32. 计算构造的根本数据.33.水平荷载计算.53.1反弯矩法53.1.1反弯矩法弯矩图.8 3.1.2反弯矩法剪力图9 3.1.3反弯矩法轴力图.10 3.2 D值法.113.2.1D值法弯矩图12. 3.2.2 D值法剪力图.13 3.2.3 D值法轴力图.143.3构造力学求解器.153.3.1 构造弯矩图.153.3.2 构造剪力图.163.3.3 构造轴力图.17 3.4 计算结果比较.174.竖直荷载计算18.4.1 分层法.18.

2、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.224.2 构造力学求解器.234.2.1 构造弯矩图.23 4.2.2 构造剪力图.24 4.2.3 构造轴力图.254.3 计算结果比较.26一、任务1、 计算多层多跨框架构造在荷载作用下的力，画出力图。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展比照，分析近似法的误差。4、 把计算过程写成计算书的形式。二、计算简图及荷载构造一1、 计算简图如图1所示。2、 参考数据： Eh=3.0×107kN/

3、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： E I柱=3.24×105kN·m, E I边梁=2.16×105kN·m,E I中梁=8×104 kN·m 由此

4、得：i边梁=E I边梁/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= 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：(顺时针为正)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;由于底层反弯点为2/3h，所以MQU=MRV=MS*=MTY=24.85 kN·m；MUQ=MVR=M*S=MYT =49.70kN·m;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：顺时针为正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;由此可作出水平荷载下，采用反弯点法求得的构造弯矩图：反弯点法弯矩图：弯矩图MkN·m继而根据构造平衡关

8、系可求得的构造剪力图：反弯点法剪力图：剪力图FQkN继而根据构造平衡关系可求得的构造轴力图：反弯点法轴力图：轴力图FNkN2. 水平荷载作用下，采用D值法求解解：由D值法原理可得构造各层剪力：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值点法求得的构造弯矩图：弯矩图MkN·m继而根据构造的平衡关系求出构造的剪力，D值法剪力图：剪力图FQkN继而根据构造的平衡关系求出构造的轴力，D值法轴力图：轴力图FNkN3. 水平荷载作用下，采用构造力学求解器求得力：构造的弯矩图：弯矩图MkN&#

9、183;m构造的剪力图：剪力图kN构造的轴力图：轴力图kN计算结果比照：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值法求解框架力时，考虑了结点转角，被称为准确的反弯点法，认为反弯点不在中点。计算结果中，构造力学求解器构造准确，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12改为13。计算各

10、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构造一样，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。如果需要更准确的结果时，可将节点的不平衡弯矩再进展分配。由于构造是对称的，所以可以取其半构造：由原理：计算出半边构造各杆端的弯矩：顺时针为正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;由构造的对称性可以求得另一半的弯矩。在竖直荷载作用下，采用分层法求得构造的弯矩图：弯矩图MkN·m继而可以根据构造的平衡条件求得构造的剪