结构力学大作业

HUAZHONGUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

结构力学课程大作业

——多层多球框架结构内力及住移计算

姓名：

班级:

学号:

华中科技大学土木工程与力学学院

2016年11月19日

目录

任务...................................................3

计算简图和基本数据.....................................3

用分层法计算竖直荷载...................................4

二次力矩分配法计算竖直弯矩............................13

反弯点法计算水平荷载..................................16

侧移的计算............................................21

电算..................................................22

误差分析及心得........................................30

任务

1.求解多层多跨框架结构在竖向荷载作用下的弯矩以及水平荷载作用下的弯矩和

各层的侧移。

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1所示。

Li=4.5mL2=3.0m=4.5mH2=3.3zn

2.基本计算参数

72

材料弹性模量：Eh=3.2x10KN/m

杆件尺三广及抗弯刚度抗拉刚度表

底层柱其他层柱边梁中间梁

尺寸550X550500X500250x450250X500

bxh(mm2)

抗弯刚度244016.7166666.76075083333.3

EI(KN-m2)

抗拉刚度9680000800000036000004000000

EA（KN）

荷载列表

竖向荷载22

=23KN/mg2=20KN/m

水平荷载F=32KN

P1Pv2=18KN

3.荷载分组:

（1）计算水平荷载（见图2）；

（2）计算竖向恒载（见图3）；

图1计算简图图2水平荷载作用

图3竖向荷载作用

用分层法计算竖直荷载

按照书上的方法，将结构分成5层，分别用力矩分配法来计算，然后叠加。其

中底层以上的柱子刚度要乘折减系数0.9,传递系数取1/3,低层柱刚度不需要折减，

传递系数去l/2o

荷载：th=01xb=20X0.25=5KN/m

02=出xb=23x0.25=5.75KN/m

1.第五层计算

5KN/m

123

456

计算简图

线刚度:

166666.7

ii-4=»2-5=，3-6==50505.1KN,m

60750

i.,=——-=13500KN-m

14.5

83333.3

――=27777.8KN-m

3.0

分配系数:

结点1:

4x13500

〃__________________________—n229

M1-2-4x(0.9x50505.1+13500)-,

4x0.9x50505.1

ii=___________________________=0771

“IT4x(0.9x50505.1+13500).

结点2：

4x13500_

42T=4x(0.9x50505.1+13500+27777.8)=°-156

4x0.9x50505.1

ii_________________________________________Q524

“2-5-4x(0.9x50505.1+13500+27777.8)一,

4X27777.8

I，=______________________________________=0320

“2-3-4X(0.9X50505.1+13500+27777.8)'

结点3：

4X27777.8

咫-2-4x(0.9x50505.1+27777.8)一’

4X0.9x50505.1

建=_____________________________=0621

*6-4X(0.9x50505.1+27777.8)一'

固端弯矩：

1

碓2=-Mf-i=-适X5x4.52=-8.436KN-m

1

2

Mf_3=-Mf_2=--x5x3=-3.750KN•

弯矩分配计算：

结点-14.0001235.0006.000

杆维4~11-41-22-12-52-33~23-65-26-3

分配系数0.7710.2290.1530.5240.3200.3790.621

固疆碰-8.4368.435-3.7503.750

2.1686.5041.9320.963-0.711-1.421-2.329-0.776

—0.386-0.771-2.589-1.581-C.791-0.863

分配与传0.0990.2980.0880.0410.1500.3000.4910.164

递弯红-0.015-0.C30-0.102-0.062-C.031-0.034

0.0060.0120.0030.0020.0060.5120.0190.006

-0.C01-0.004-0.003

最终蹦2.2736.814一6.8148.643-2.695-3.2561.319-1.819-0.897-0.606

2.第四层计算

计算简图

线刚度:

..........................................................................166666.7

G-4=，2-5=，3-6=U-7=，5-8=，6-9==50505.1KN'M

60750

i,=­=13500KN-m

,4s54.5

,83333.3

’5-6=3.0=27777.SKN-m

分配系数：

结点4：

4x0.9X50505.1

“4-1=44-7==0.435

4x(0,9x50505.1x2+13500)

4x12656.3

“I=4x(0.9x46296.3x24-12656.3)=0.13

结点5

4x0.9x50505.1_

肉-2=弥-8=47(0.9x50505.1X2+13500+27777.8)=°'344

4x13500

I，=___________________________________________________=0102

“5-44x(0.9x50505.1x2+13500+27777.8),

4X27777.8

“5-64x(0.9x50505.1x2+13500+27777.8),

结点6：

__4x0.9x50505.1_°,

“6-3—〃6-9-4x(0.9x50505.1x2+27777.8)—

4X27777.8

“6T=4X(0.9X50505.1X2+27777.8)

固端弯矩：

1

=_唯4二--X5.75x4.52=-9.703KN-m

12

1

唯6=一碓5二--x5.75x3.02=-4.313KN•m

12

弯矩分配计算:

123456789

1-42-53-64-14-74-5E-45-25-65-86-56-36-97-48-59-6

分配摹数0.4350.4350.1301020.3440.210.3440.2340.3830.363

GS篁8距9703-4.3134.313

1.407-0.9514.2214.2211.2610631-0.118-0.236-1.652-1.6521.407-0.551

分配与传-0.677-C.602-2.031-1.24-2.031-0.62-0.677

逢0.0440.0790.1310.1310.039C.020.3730.1460.2370.2370.0440.079

-0.011-C.009-0.032-0.017-0.032-0.009-0.OB

0.0020.0020.0010.0020.0030.0C3

鼻终音迂1.451'-0.688-0.4724.3544.354'-8.708r9.743'・N063'-5.615-2.063''3.996-1.412-1.4121.451r-0.693-0.472

3.第三层计算：

第三层与第四层除了结点编号改变其它相同。

计算简图

线刚度：

166666.7

U-7=%-8=»6-9=，7-10=^8-11=W-12=打=50505.1KN,m

60750

i=——-=13500KN-m

4.5

_83333.3

—二27777.8KN-m

分配系数：

结点7：

4x0.9x50505.1_

“7Y=〃7-io=4*(09/50505i12+13500)=°-435

4x13500

=___________________________=013

Mu7-8-4x(0.9x50505.1x2+13500)-'

结点8：

4x0.94x50505.1_

-344

他-5=48-11=4x(09x50505.1X2+13500+27777.8)=°

4x13500_

他V=4x(0.9x50505.1x2+13500+27777.8)=°'102

4x27777.8

〃—；_____________________________________=021

“8-9-4x(0.9x50505.1x2+13500+27777.8)一,

结点9：

4x0.9x50505.1_

MY=‘9-12=4*(0,9x50505.1x2+27777.8)=0383

4x27777.8

“9-8-4x(0.9x50505.1x2+27777.8)一’

固端弯矩：

1

M把8=-Mf_7=一适X5.75x4.52=-9.703KN-m

1

唯9=一唯8=一、X5.75x3.02=-4.313KN-m

弯矩分配计算:

结点

11

10

杼第•:

12-9

I

11-8

10-7

9-12

9-6

8-11

8-9

7-10

7-4

6-9

£-8

8-5

8-7

4-7

配系7-8

44

0.3

1

0.2

3

.38

830

0.3

34

0.2

35

0.4

5

0.43

3

0.1

4

0.34

02

绡修0.1

13

4.3

13

-4.3

703

・9.

03

9.7

52

-1.6

1

1.26

1

4.22

1

4.22

1

55

-0.

11S

-O.

07

1.4

1

-0.55

07

1.4

2

-1.W

31

0.6

&

-2,0

4

-1.2

77

-C.6

”

-0.6

-2.on