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例:如图1所示一个二层框架,忽略其在竖向荷载作用下的框架侧移,用分层法计算框架的弯矩图,括号的数字,表示各梁、柱杆件的线刚度值()。图1解:1、图1所示的二层框架,可简化为两个如图2、图3所示的,只带一层横梁的框架进行分析。图2 二层计算简图图3 底层计算简图2、计算修正后的梁、柱线刚度与弯矩传递系数采用分层法计算时,假定上、下柱的远端为固定,则与实际情况有出入。因此,除底层外,其余各层柱的线刚度应乘以的修正系数。底层柱的弯矩传递系数为,其余各层柱的弯矩传递系数为。各层梁的弯矩传递系数,均为。图4 修正后的梁柱线刚度图5 各梁柱弯矩传递系数3、计算各节点处的力矩分配系数计算各节点处的力矩分配系数时,梁、柱的线刚度值均采用修正后的结果进行计算,如:G节点处:H节点处:同理,可计算其余各节点的力矩分配系数,计算结果见图6、图7。图6 二层节点处力矩分配系数图7 底层节点处力矩分配系数4、采用力矩分配法计算各梁、柱杆端弯矩(1)第二层:计算各梁杆端弯矩。先在G、H、I节点上加上约束,详见图8图8 二层计算简图计算由荷载产生的、各梁的固端弯矩(顺时针转向为正号),写在各梁杆端下方,见图9:在节点G处,各梁杆端弯矩总和为:在节点H处,各梁杆端弯矩总和为:在节点I处,各梁杆端弯矩总和为:各梁端节点进行弯矩分配,各两次,详见图9第一次弯矩分配过程:放松节点G,即节点G处施加力矩,乘以相应分配系数0.668和0.332,得到梁端和柱端,按传到GH梁H端;放松节点I,即在节点I处施加力矩,乘以相应分配系数0.935和0.065,得到梁端和柱端,按传到IH梁H端;放松节点H,相应的在节点H处新加一个外力偶矩,其中包括GH梁右端弯矩、IH梁左端弯矩、GH梁和IH梁传来的弯矩。其值为,乘以分配系数,HI梁分配、HG梁分配、HE柱分配,按传到I端,按传到G端。第一次分配过程完成。第二次弯矩分配过程:重复第一次弯矩分配过程,叠加两次结果,得到杆端最终弯矩值。计算各柱的杆端弯矩。二层柱的远端弯矩为各柱的近端弯矩的(即传递系数为),带*号的数值是各梁的固端弯矩,各杆分配系数写在图中的长方框图9 二层弯矩分配传递过程(2)第一层:计算各梁杆端弯矩。先在D、E、F节点上加上约束,详见图10图10 底层计算简图计算由荷载产生的、各梁的固端弯矩(顺时针转向为正号),写在各梁杆端下方:在节点D处,各梁杆端弯矩总和为:在节点E处,各梁杆端弯矩总和为:在节点I处,各梁杆端弯矩总和为:各梁端节点进行弯矩分配,各两次,分配以及传递过程同第二层,但弯矩传递时要注意传递系数的差别。计算各柱的杆端弯矩。二层柱的远端弯矩为各柱的近端弯矩的(即传递系数为),底层柱的远端弯矩为近端弯矩的(即传递系数为),带*号的数值是各梁的固端弯矩,各杆分配系数写在图中的长方框。图11 底层弯矩分配传递过程5、将二层与底层各梁、柱杆端弯矩的计算结果叠加,就得到各梁、柱的最后弯矩图,详见图12。图12 弯矩图(单位:)6、力矩再分配由以上各梁、柱的杆端弯矩图可知,节点处有不平衡力矩,可以将不平衡力矩再在节点处进行一次分配,此次分配只在节点处进行,并且在各杆件上不再传递。在本题中,由于不平衡力矩相对较小,力矩可不再分配。 /
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