1、结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算1多层多跨框架结构内力计算任务书（结构二）结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算2目录一、 任务与目标 3二、 结构的基本数据 3三、 水平荷载作用下的计算1、D 值法计算1.1、D 值法简介 31.2、D 值法计算过程 41.3、D 值法求解所得内力图 92、结构力学求解器计算2.1、求解器计算及绘制内力图 113、求解器输出的内力结果 134、求解器法和 D 值法计算结果对比与分析 14四、 竖向均布荷载下的计算1、分层法1.1、分层法简述 151.2、分层法计算过程 151.3、由分层法所得内力图 232、结构力学求解器计算2.1、求解器计算及绘制内
2、力图 253、求解器输出的内力结果 274、求解器法和分层法计算结果对比与分析 28五、参考书目 28结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算3一、 任务与目标：计算多层多跨框架结构在荷载作用下的内力，画出内力图。计算方法：水平荷载作用下，用 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。对两种方法的计算结果进行对比，分析近似法的误差。把计算过程写成计算书的形式。二、结构的基本数据Eh=2.8107kN/m2柱尺寸：500500 ，梁尺寸（边梁）：300400 ， （中间梁）250400竖向荷载：q ， =16kN/m q=17kN/m水平荷载：F P， =16kN FP=
3、17kN三、水平荷载作用下的计算1、D 值法计算1）D 值法简介：所谓 D 值法，其本质是对反弯点法的修正。造成反弯点法缺点的根本原因是未考虑框架的节点转动。D 值法则针对以上问题，近似考虑节点转动的影响，修正柱的侧移刚度和反弯点的高度，其中柱的侧移刚度不但与往本身的线刚度和层高有关，而且还与梁的线刚度有关。而反弯点高度受下列因素影响： 梁柱线刚度比； 该柱所在楼层位置； 上下层梁的线刚度；上下层层高；框架总层数。D 值法的计算步骤与反弯点法相同，计算简单、实用，精度比反弯点法高，因而在高层建筑结构设计中得到广泛应用。结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算42）计算步骤：求出相关几何参数：A（
4、） I（ m4） EI（kN m2）=柱 0.25 5.20810-3 145833.33 32407.4边梁 0.12 1.610-3 44800 8960中梁 0.1 1.3310-3 37333.33 17777.78用 D 值法计算每层柱的剪力计算 K 的公式为：结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算5层数 柱子编号 UR VS WT DK 0.439 0.66 0.22D=+212/2令 C=12/0.18C 0.248C 0.099C第五层剪力（kN） 5.47 7.51 3.020.527C柱子编号 QM RN SO TPK 0.22 0.66 0.66 0.22第四层D=+21
5、2/2 0.099C 0.248C 0.248C 0.099C0.694C结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算6令 C=12/剪力（kN） 4.7 11.79 11.79 4.7柱子编号 MI NJ OK PLK 0.22 0.66 0.66 0.22D=+212/2令 C=12/0.099C 0.248C 0.248C 0.099C第三层剪力（kN） 7.13 17.87 17.87 7.130.694C柱子编号 IE JF KG LHK 0.22 0.66 0.66 0.22D=+212/2令 C=12/0.099C 0.248C 0.248C 0.099C第二层剪力（kN） 9.56
6、23.94 23.94 9.560.694C柱子编号 EA FB GC HDK 0.276 0.825 0.82 0.276D=+212/2令 C=12/0.341C 0.469C 0.469C 0.341C第一层剪力（kN） 17.68 24.32 24.32 17.681.62C计算柱端弯矩计算公式：1 端： 2 端： =(1) =0+1+2+3计算过程中所用到的表格如下结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算7注：上下层刚度未发生变化，故 y1=0采取与矩阵位移法相同的坐标系，即 x 正方向向右，y 正方向向下层数 柱的编码 反弯点高度 1 端M(kNm)2 端M(kNm)UR =0.21
7、8=0 15.4 4.29VS =0.3=0 18.93 10.55第五层WT =0.03=0 10.55 0.33QM =0.21=0 13.37 3.55RN =0.38=0 26.32 16.13SO =0.38=0 26.32 16.13第四层TP =0.21=0 13.37 3.55第三层 MI =0.4=0 15.4 10.27结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算8NJ =0.45=0 35.38 28.95OK =0.45=0 35.38 28.95PL =0.4=0 15.4 10.27IE =0+30.54-0.05=0.4917.55 16.86JF 0.5=0= 43.
8、09 43.09KG 0.5=0= 43.09 43.09第二层LH =0+30.54-0.05=0.4917.55 16.86EA =0+20.914-0.05=0.8649.22 68.74FB 0.65=0= 38.3 71.14GC 0.65=0= 38.3 71.14第一层HD =0+2=0.914-0.05=0.8649.22 68.74计算梁两端的弯矩：梁端弯矩由节点弯矩方程求得，相邻梁的弯矩值按线刚度的正比分配，计算结果如下，弯矩单位均为 kNmUV VW梁的编号层数 （1） （2） （1） （2） （1） （2）第五层 15.4 12.9 6.34 10.55QR RS ST
9、梁的编号层数 （1） （2） （1） （2） （1） （2）第四层 13.37 10.25 20.36 22.9 11.53 13.7MN NO OP梁的编号层数 （1） （2） （1） （2） （1） （2）第三层 18.95 17.26 34.25 34.25 17.26 18.95IJ JK KL梁的编号层数 （1） （2） （1） （2） （1） （2）第二层 27.82 24.13 47.9 47.9 24.13 27.82结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算9EF FG GH梁的编号层数 （1） （2） （1） （2） （1） （2）第一层 26.08 27.27 54.13 5
10、4.13 27.27 26.08求出弯矩后，由公式 计算剪力，由 x 或 y 方向的力平衡=(1+2)方程计算轴力，得到下表层数 构件 构件编号 剪力 kN 轴力 kNUV -13.33 -10.53梁VW -3.38 -3.02UR 5.47 13.3VS 7.51 -9.92第五层柱WT 3.02 -3.38QR -4.72 -12.3RS -20.6 -5.96梁ST -5.05 -1.68QM 4.7 4.72RN 11.79 29.18SO 11.79 -25.47第四层柱TP 4.7 -11.19MN -7.24 -14.57NO -32.62 -8.49梁OP -7.24 -2.
11、43MI 7.13 15.96NJ 17.87 54.56OK 17.87 -50.85第三层柱PL 7.13 -18.43IJ -10.39 -14.57第二层 梁JK -45.62 -8.5结构力学大作业多层多跨框架结构内力计算10KL -10.39 -2.43IE 9.56 26.35JF 23.94 89.79KG 23.94 -86.08柱LH 9.56 -28.82EF -10.67 -8.88FG -51.55 -8.5梁GH -10.67 -8.12EA 17.68 37.02FB 24.32 130.67GC 24.32 -126.96第一层柱HD 17.68 -39.49至此，结构在水平荷载下的全部内力已计算完毕，绘制内力图如下。
