土木1204班 组员:卢焕然 邵明明 胡伟 卢鼎 刘杰 张辉 周敏
题目:试分别用反弯点法和D 值法计算下图1-1所示框架结构的内力(弯矩、剪
力、轴力)和水平位移。
图中在各杆件旁标出了线刚度,其中2600i kN m 。
图1-1: (1)反弯点法:
解:顶层柱反弯点位于柱中点22h ,底层柱的反弯点位于柱高12
3
h 处,在反弯
点处将柱切开,脱离体如图2、图3所示。
图1-2顶层脱离体:
图1-3底层脱离体:
(1)求各柱剪力分配系数k
k i
k k μ=
∑, 顶层: 2
0.286223
GD IF μμ==
=⨯+
3
0.428223
HE μ=
=⨯+
底层:
3
0.3324
DA FC μμ==
=⨯+
4
0.4324
EB μ=
=⨯+
(2)计算各柱剪力:
0.2868kN 2.29kN QGD QIF F F ==⨯= 0.4288kN 3.42kN QHE F =⨯= 0.325kN 7.5kN QAD QCF F F ==⨯= 0.425kN 10kN QBE F =⨯=
(3)计算杆端弯矩,以节点E 为例说明杆端弯矩的计算 杆端弯矩:
2 3.3
3.42kN 5.64kN m 22EH QHE h M F m =-⨯
=-⨯=-⋅(反弯点位于22
h 处)
1 3.6
10kN 12kN m 3
3EB QBE h M F m =-⨯
=-⨯
=-⋅(反弯点位于柱123
h 处) 计算梁端弯矩时,先求出节点柱端弯矩之和为:
17.64kN m EH EB M M M =+=-⋅
按梁刚度分配:
12
17.647.84kN m 27ED M =⨯=⋅ 1517.649.8kN m 27
EF
M =⨯=⋅ 图1-4是刚架弯矩图:
图1-4弯矩图(单位kN m ⋅):
(2)D 值法: ①求各柱的剪力值:
12+12
=622 6
=0.752+6
c
2
122
0.75 1.653.3
D 1.658 2.166.1V
12+151215
=923
9
=0.822+9
c
2
1230.82 2.713.3
D 2.71
8 3.556.1V 1515
=7.522 7.5
=0.792+7.5
c
2
122
0.79 1.743.3
D 1.748 2.286.1V
12=43
0.5+4
=0.752+4
c
2
123
0.75 2.083.6D 12+15
=6.754
K
0.5+6.75
=0.832+6.75
c
2
1240.83 3.073.6D
15=53
0.5+5
=0.792+5
c
2
123
0.79 2.193.6D 8
17
3.78
2.51 5.64
3.78
3.13
3.78
3.78
3.78
9
12.78
5.64
9.8
7.84
12
12.783.78
18
24
18
9
2.08
257.087.34
3.07
2510.467.34
2.19
257.467.34
②求个柱反弯点高度yh :
6 ,0
0.45y
12
112 ,10y ,20y
12
112
,30y 0.45000.45 9 ,0
0.45y
1215
11215 ,10y ,2
y 12
112
,30y 0.45000.45
4 ,0
0.55y
3.3
0.923.6 ,10y ,2
0y
12
112
,30y 0.55000.55 6.75 ,0
0.50y
12
112 ,10y ,20y
12
112
,30y 0.50000.50
③求各柱的杆端弯矩: 第二层:
=2.16-=M 上(10.45)3.33.78 =3.55-=5.64M 上(10.45)3.3
=2.160.4 3.3=3.78M 下 =3.550.45 3.3=5.64M 下
第一层:
=7.08(10.6) 3.69.0M 上 =10.46(10.55) 3.612.0M 上 =7.080.6 3.6=18.0M 下 =10.460.55 3.6=24.0M 下 ④绘制各横梁与柱的弯矩图:
8 17
3.78
2.51
5.64
3.78
3.13
3.78
3.78
3.789
12.78
5.64
9.8
7.84
12
12.78
3.78
182418
9。