结构力学实验报告

广西大学土木建筑工程学院

结构力学II（上机）实验分析报告

专业：土木工程（建工）

班级：

学号：

姓名：

成绩评定：

批阅日期：

教师签名：

目录

实验报告一平面刚架内力计算

①平面刚架在荷载作用下的位移计算

②平面刚架由于温度作用下的内力计算

实验报告二平面桁架内力计算程序

③平面桁架的内力计算

实验报告三平面任意杆系内力计算程序

④铰接排架的剪力计算

实验报告四⑤多层框架结构的内力、动力、稳定计算

说明：

㈠以上四个实验属综合性实验，涉及到有关《结构力学》课程的多个知识点，其要求和主要目的如下：

1.掌握杆系结构计算的《结构力学求解器》的使用方法。

包括：⑴建立数据文件；

⑵运行；

⑶会利用结果文件查错；

⑷能对输出结果判断对错。

2.通过实验加深对静定、超静定结构特性的认识。如各杆刚度改变对内力分布的影响、温度和沉

陷变形因数的影响等。

3.掌握对杆件结构内力及变形、动力特性、稳定临界荷载、塑性极限荷载的计算。

㈡“结构力学II课程上机实验”采用的软件清华大学研制的《结构力学求解器》，使用方法参照教材。㈢要求每个学生提交一份实验报告。

实验报告一 平面刚架内力计算程序APF

日期： 2015.5.20

实验地点： 综合楼

实验目的：

(1)分析构件刚度与外界温度对结构位移的影响，如各杆刚度改变对内力分布的影响、温度因数对内力分布的影响。

(2)观察并分析刚架在静力荷载及温度作用下的内力和变形规律，包括刚度的变化，结构形式的改变，荷载的作用位置变化等因素对内力及变形的影响。对结构静力分析的矩阵位移法的计算机应用有直观的了解

(3)掌握杆系结构计算的《结构力学求解器》的使用方法。通过实验加深对静定、超静定结构特性的认识。

实验设计1： 计算图示刚架当梁柱刚度12I I 分别为15、11、15、110时结构的内力和位移，由此分析当刚架在水平

荷载作用下横梁的水平位移与刚架梁

柱比（1

2I I ）之间的关系。(计算时忽略轴向变形)。

一、 数据文件：

(1)变量定义,EI1=1,EI2=0.2(1,5,10)

结点,1,0,0 结点,2,0,4 结点,3,6,4 结点,4,6,0

单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1

结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,4,6,0,0,0,0 结点荷载,2,1,100,0

单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1 单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1 单元材料性

质,3,3,-1,EI1,0,0,-1

(2)变量定义,EI1=5(1,0.2,0.1),EI2=1

结点,1,0,0 结点,2,0,4 结点,3,6,4 结点,4,6,0

单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,3,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1

结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,4,6,0,0,0,0 结点荷载,2,1,100,0

单元材料性质,1,1,-1,EI1,0,0,-1 单元材料性质,2,2,-1,EI2,0,0,-1 单元材料性质,3,3,-1,EI1,0,0,-1

二、主要计算结果：

位移：

弯矩：

(1) 令I1=1时，I2=0.2,1,5,10

①梁柱刚度比I2：I1为1：5时的刚架弯矩图如下②梁柱刚度比I2：I1为1：1时的刚架弯矩图如下：

M图（单位：KN·m）M图（单位：KN·m）

③梁柱刚度比I2：I1为5：1时的刚架弯矩图如下④梁柱刚度比I2：I1为10：1时的刚架弯矩图如下：

M图（单位：KN·m）M图（单位：KN·m）

(2)令I2=1时，I1=5,1,0.2,0.1

①梁柱刚度比I2：I1为1：5时的刚架弯矩图如下：②梁柱刚度比I2：I1为1：1时的刚架弯矩图如下：

M图（单位：KN·m）M图（单位：KN·m）

③梁柱刚度比I2：I1为5：1时的刚架弯矩图如下：④梁柱刚度比I2：I1为10：1时的刚架弯矩图下：

M图（单位：KN·m）M图（单位：KN·m）

三、结果分析及结论：

①无论EI1和EI2的值如何改变，只要EI2：EI1的值不改变，那么刚架的弯矩图都是相同的；且随着

梁柱刚度比EI2：EI1的增大，两柱的弯矩的反弯点向下移动；横梁的弯矩的反弯点保持在中点不变；

②当I1=1，I2=0.2,1,5,10时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变小[711.11/EI1(m)→426.67/EI1(m) →304.76/EI1(m) →286.18/EI1(m)]；

③当I2=1，I1=5,1,0.2,0.1时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变大[142.22/EI1(m) →426.67/EI1(m) →1523.81/EI1(m) →2861.78/EI1(m)]，且其变化的幅度远远大于当I1=1，I2=0.2,1,5,10时的幅度（因为I1=5,1,0.2,0.1是慢慢变小的）；

④当I1=1，I2=0.2,1,5,10或当I2=1，I1=5,1,0.2,0.1时，随着梁柱刚度比EI2：EI1的增大，梁柱交点处的梁端与柱端的弯矩逐渐变大（44.44→80.00→95.24→97.56）（单位：KN·m）；柱底端弯矩逐渐变小（155.56→120.00→104.76→102.44）（单位：KN·m）。

结论：

单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,2,4,1,1,1,1,1,1 单元,4,6,1,1,1,1,1,1

单元,6,8,1,1,1,1,1,1 单元,8,10,1,1,1,1,1,1 单元,9,10,1,1,1,1,1,1

单元,3,4,1,1,1,1,1,1 单元,5,6,1,1,1,1,1,1 单元,7,8,1,1,1,1,1,1