实验报告一 平面刚架内力计算程序APF
日期： 2013.4.19 实验地点： 综合楼503 实验目的：
1、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。
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《求解器》的使用方法。
实验设计1： 计算图示刚架当梁柱刚度h分11510别为5、1、1、1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（向变形)。
I2I1）之间的关系。(计算时忽略轴
一、 数据文件：
（1）TITLE, 实验一
变量定义,EI1=1 变量定义,EI2=0.2（1, 5, 10） 结点,1,0,0 结点,2,0,4 结点,3,6,0 结点,4,6,4
单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元,3,4,1,1,1,1,1,1 单元,2,4,1,1,1,1,1,1 结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,3,6,0,0,0,0 结点荷载,2,1,100,0
单元材料性质,1,2,-1,EI1,0,0,-1 单元材料性质,3,3,-1,EI2,0,0,-1 END
二、 主要计算结果：
位移：
(1)令I1=1时，I2=0.2,1,5,10 梁柱刚度比I2：I1 横梁水平位移 1：5 1：1 5：1 10：1 711.11/EI1(m) 426.67/EI1(m) 304.76/EI1(m) 286.18/EI1(m) (2)令I2=1时，I1=5,1,0.2,0.1 梁柱刚度比I2：I1 1：5 1：1 5：1 10：1 横梁水平位移 142.22/EI1(m) 426.67/EI1(m) 1523.81/EI1(m) 2861.78/EI1(m) 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
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
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；且随着钢架梁柱刚度比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）在保持钢架梁刚度不变的情况下，当I1=1，I2=0.2,1,5,10时，随着钢架梁柱刚度比（I2：I1）的增大，刚架在水平荷载作用下的横梁的水平位移变小，其值分别为：711.11/EI1，426.67/EI1，304.76/EI1，286.18/EI1
结论：
在水平荷载保持不变的情况下：（1）增大梁柱的抗弯刚度比值可使梁端的弯矩值增大，同时也会使柱底端的弯矩值变小，即刚架梁柱刚度比的变化影响梁柱的内力分配。（2）横梁的水平位移随结构总刚度的增加而减少。（3）钢架梁的水平位移与梁柱的抗弯刚度比值关系不大，而与柱的抗弯刚度的大小的关系大，柱的抗弯刚度越小，梁的水平位移越大，即横梁的水平位移主要由柱刚度控制；由此可以大致定论，在门式钢架结构中，提高柱的刚度比提高梁的刚度更有利于控制结构的水平位移。
实验设计2： 求作图示刚架温度变化时的弯矩图。设E?1.5?106N/cm2 ，??1?10?5，各杆的截面尺寸均为50cm×40cm。试分析当改变截面尺寸（设各杆截面尺寸均为50cm×60cm，及50cm×80cm）时，对结构的内力的影响。如果截面尺寸均为50cm×40cm，温度变化为内侧降温300C，外侧升温100C，分析温度变化对内力的影响。
结点、单元编号示意图↑
一、 数据文件：
TITLE,实验二
变量定义,E=1.5E7,B=0.5,H=0.4 (0.6, 0.8),EA=E*B*H,EI=E*B*H*H*H/12 变量定义,t1=-30(10),t2=10(-30) 结点,1,0,0
结点生成,4,2,1,1,1,6,0 结点生成,1,1,1,9,2,0,8 单元,1,2,1,1,1,1,1,1 单元生成,4,1,1,2 单元,2,4,1,1,1,1,1,1 单元生成,3,6,6,2 结点支承,1,6,0,0,0,0 结点支承,3,6,0,0,0,0 结点支承,5,6,0,0,0,0 结点支承,7,6,0,0,0,0 结点支承,9,6,0,0,0,0
单元材料性质,1,9,EA,EI,0,0,-1
单元温度改变,1,1,(t1+t2)/2,t1-t2,0.00001,H 单元温度改变,2,4,t2,0,0.00001,H