建筑力学基本计算

《建筑施工与管理》专业建筑力学基本计算之六

力矩分配法计算三跨连续梁

1、基本概念和计算要求

在学习力矩分配法时,要注意下列问题：

1）力矩分配法是一种渐近的计算方法，不须解方程即可直接求出杆端弯矩，可以分析连续梁和结点无侧移刚架的内力。

2）力矩分配法是在位移法基础上派生出来的，其杆端弯矩、结点力矩的正负号规定和位移法完全一致。

3）力矩分配法的三大要素：转动刚度、分配系数、传递系数。其中转动刚度在位移法中已经涉及，只是概念稍为变化，传递系数较易理解和记忆。主要是分配

系数，要求熟练掌握其计算方法和特征。

2、基本计算方法

在应用力矩分配法计算具有多个分配结点的连续梁时，其基本原理是在加刚臂和放松刚臂的过程中，完成杆端弯矩的计算。其基本思路为：

1）用刚臂约束所有的刚性结点，控制其转角。计算固端弯矩和约束力矩。

2）每次轮流放松一个结点，其它所有结点仍需加刚臂约束。在所放松的结点处进行力矩的分配和传递。

3）将各杆端的固端弯矩分别与各次的分配力矩和传递力矩相叠加（求代数和）即得该杆端的最后弯矩。最后杆端弯矩在每个结点处都应该平衡。

4）根据杆端弯矩和荷载利用叠加法画弯矩图。

3、计算步骤和常用方法

考试要求为应用力矩分配法计算具有两个结点的三跨连续梁，并画出其弯矩图。计算时要注意：

1）计算汇交于同一结点各杆杆端的分配系数后，先利用分配系数之和应等于1的条件进行校核，然后再进行下一步的计算。

2）特别应注意列表进行力矩分配、传递及最后杆端弯矩的计算方法。

3）分配时，要从约束力矩大的结点开始分配，可达到收敛快的效果。

4）应特别注意一定要将约束力矩先变号再进行分配。

5）求约束力矩时，应注意将其他结点传递过来的力矩计算在内。

6）当分配力矩达到所需精度时，即可停止计算（通常可以把精度控制在0.3范围内）。应注意停止计算时只分配不再传递，以免引起邻近结点出现不平衡力矩。

7）画内力图时，宜利用最后杆端弯矩在每个结点处都应该平衡的条件进行校核。

4、举例

试用力矩分配法作图（a）所示连续梁的弯矩图。

[解]（1）计算固端弯矩

将两个刚结点B、C均固定起来，则连续梁被分隔成三个单跨超静定梁。因此，可由表查得各杆的固端弯矩

其余各固端弯矩均为零。

将各固端弯矩填入图（b）所示的相应位置。由图可清楚看出，结点B、C的约束力矩分别为

（2）计算分配系数

分别计算相交于结点B和相交于结点C各杆杆端的分配系数。

①由表查得各转动刚度S

结点B：

结点C：

②计算分配系数

结点B：

校核：

13

2

31=+，说明结点B 计算无误。 结点C ：

校核：

15

2

53=+，说明结点C 计算无误。 将各分配系数填入图（b ）的相应位置。 （3）传递系数

查表得各杆的传递系数为

有了固端弯矩、分配系数和传递系数，便可依次进行力矩的分配与传递。为了使计算收敛得快，用力矩分配法计算多结点的结构时，通常从约束力矩大的结点开始。 （4）首先放松结点C ，结点B 仍固定

这相当于只有一个结点C 的情况，因而可按单结点力矩的分配和传递的方法进行。 ①计算分配弯矩

将它们填入图（b ）中，并在分配弯矩下面划一条横线，表示C 结点力矩暂时平衡。这时结点C 将有转角，但由于结点B 仍固定，所以这个转角不是最后位置。

②计算传递弯矩

在图（b ）中用箭头表示传递力矩。

（5）放松结点B ，重新固定结点C

①约束力矩应当注意的是结点B 不仅有固端弯矩产生的约束力矩，还包括结点C 传来的传递弯矩，故约束力矩

②计算分配弯矩

③计算传递弯矩

以上均填入图（b ）相应位置。结点B 分配弯矩下的横线说明结点B 又暂时平衡，同时

也转动了一个转角，同样因为结点C 又被固定，所以这个转角也不是最后位置。

（6）由于结点C 又有了约束力矩O.25 kN ·m ，因此应再放松结点C ，固定结点B 进行分配和传递。这样轮流放松，固定各结点，进行力矩分配与传递。因为分配系数和传递系数都小于1，所以结点力矩数值越来越小，直到传递弯矩的数值按计算精度要求可以略去不计时，就可以停止运算。

（7）最后将各杆端的固端弯矩，各次分配弯矩和传递弯矩相叠加，就可以得到原结构各杆端的最后弯矩。见图（b ）所示，最后各杆的杆端弯矩下划双线。

（8）根据各杆最后杆端弯矩和荷载用叠加法画弯矩图如图（c ）所示。

建筑力学基本计算5

力法计算一次超静定结构

1、基本概念和计算要求

在学习力法计算超静定结构的时候,要注意下列几点：

1） 力法的基本原理，通过多余未知力的概念，把超静定结构问题转化为静定结构的计

算问题。

2） 结构超静定次数的确定，多余约束、多余约束反力和抄静定次数的关系，基本结构

的确定。

3） 力法典型方程的建立及方程中想关系数的意义。 2、基本计算方法

在学习力法的基本方法时，要注意下列问题： 1） 选择基本结构。由于力法是以多余未知力作为基本未知量，首先应根据去掉多

余约束的原则和方法去掉多余约束代之以多余未知力，得到与原结构相应的静定结构即基本结构。选择基本结构应注意：基本结构必须是几何不变体系的静定结构，几何可变体系（或瞬变体系）不能用作基本结构；多余约束力的方向应该符合约束的方向；选择的基本结构应该尽量使解题步骤简化。

2） 基本方程的建立。将基本结构与原结构以受力条件进行比较会发现：只要多余

未知力就是原结构的支座反力，则基本结构与原结构受力情况完全一致；当解出多余未知力，将其视为荷载加在基本结构上，超静定结构的计算即转化为静定结构的计算。

3、计算步骤和常用方法

考试要求基本是以力法计算一次超静定刚架（或梁）为主，基本计算步骤是： 1） 选择基本结构。确定超静定结构的次数，去掉多余约束，并以相应的约束力代

替而得到的一个静定结构作为基本结构。

2） 建立力法典型方程。01111=∆+P X δ（一次超静定结构） 3）

计算δ

11和Δ1P 。首先要画出基本结构在荷载作用下的

M P 图和基本结构在单位

未知力作用下的1M 图，然后用图乘法分别计算δ11（

1M 图和1M 图图乘）和

Δ

1P （M P 图和

1M 图图乘）。

4） 求多余未知力。代入力法典型方程求出多余未知力。

5）

作内力图（一般为作弯矩图）。可按P M X M M +⋅=11式叠加对应点的弯矩，