地下地面结构内力及配筋计算程序资料Word文档下载推荐.docx
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则
总体坐标系的单元刚度矩阵为:
坐标转换矩阵为:
α为杆轴与水平坐标轴的夹角
对总体结构的节点进行编号,由杆单元按节点对号入座形成总体刚度矩阵。
节点力、节间荷载形成的固端力对号入座形成结构不平衡固端力列向量。
节点的变位约束,用处理总刚矩阵的方法解决。
每个节点有三个变位的自由度,其顺序为水平变位、垂直变位及转角变位,每个变位及节点荷载的正方向如图所示:
节间荷载有6种,如图示:
在程序编制中,总刚的存贮采用变带宽紧凑存贮,应用乔列斯基法求解线性方程组,速度快,精度高。
总刚的存贮用二维数组代替一维数组,扩大了解题范围。
对于弹性地基梁单元,其杆件节点码的取号顺序应为:
而不能是:
,以便对弹性地基梁的变位进行检验。
对结构进行编号时,弹性地基梁应编在最后,且每根杆件为一种类型(即使杆件参数完全相同,也按不同类型对待)。
最初计算时,凡是弹性地基梁,都认为两端的变位方向都向着基岩。
计算出节点变位后,对弹性地基梁逐个进行检验,若两端变位离开地基,则将此弹地基梁当做普通梁重新计算框架内力,当改为普通梁的杆件一端变位向着地基时,则将此杆重新改为弹性地基梁。
改动过程中,荷载也做相应变动。
如此反复,直至实际变位方向与假定完全一致时为止。
一般迭代两三次即可一致。
所以,基岩弹性抗力的实际分布无需事先假定,这样更符合实际受力情况。
程序规定节点为刚结,当为铰结时,该点编两个号,两号之间认为是一个0.001×
0.001m长0.001m之杆件参加运算,该处即近似地当做了铰结计算。
由于允许有斜杆,可以将曲线拱离散成若干个小直杆进行计算。
对于需要考虑刚域的杆件,可将此杆件的刚域分离出来,作为一个单独的杆件参与结构分析。
杆件内力求出后,按水工钢筋混凝土规范进行配筋计算。
本程序中的配筋计算是依据《水工钢筋混凝土结构设计规范》(SDJ20-78)编制的。
本来应该改为用新的《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)(以下简称08规范)计算,由于(08规范)对于杆件计算长度、偏心距增大系数等有较为复杂的规定,难于在结构计算程序中给予反映,所以这部分的内容,只能由《08规范)的专用程序来完成。
以前的这部分计算内容,应该删去。
为了给大家有一个对比、参考,目前先保留这部分内容。
配筋计算按照《水工钢筋混凝土设计规范》(SDJ20-78)的公式计算偏心受压和偏心受拉构件。
计算求出受压钢筋面积、受拉钢筋面积、抗裂安全系数、裂缝开展宽度等。
当计算出的钢筋面积小于最小配筋率时,应按有关规定办理。
或按最小配筋率配筋,或按少筋混凝土设计。
有些按铰处理的特小杆件,考虑刚域的特大杆件,其配筋计算仅作参考,不能为实际工程使用。
当裂缝开展宽度较大,超过允许值时,应加大钢筋面积,或减小钢筋直径。
本程序计算普通平面框架内力,与水电部南京自动化研究所平面框架程序结果完全一致;
用以计算园形隧洞内力与水工隧洞规范附录程序计算结果完全一致。
还可以用于阶梯形弹性地基梁、算例中带刚域的二孔方形涵洞和地下闸井以及图示的结构:
三、程序使用方法
1,绘出结构计算简图,编写结构节点号,单元类型号及各类的杆件号等。
2,填写输入数据表,共有9个表:
表0--基岩弹性抗力系数表;
表1--钢筋混凝土基本数据表;
表2--结构基本数据表
表3--各类型单元的杆件数及几何数据表;
表4--杆件节点码数据表;
表5--约束数据表;
表6--节点荷载数据表;
表7--节间荷载数据表;
表8--节间荷载所作用的杆件类型及杆件号。
(表0~表8,按顺序形成数据文件,后面举例说明各数据表的内容及填写方法)
3,上机操作:
启动程序后,点击‘数据来源’介面,点击算例数据文件,算例的数据即进入相应的数据框中,然后点击‘计算’,即得算例的文本结果。
在数据框中填入自己的数据,以自己命名的文件存盘,可将自己工程的数据存为数据文件,点击‘计算’,即得文本结果。
计算结果为汉字的计算书,一目了然。
4,输出内容:
⑴打印原始数据(按输入先后顺序分表打印)
⑵按杆件编号顺序,将每根杆件2--10等分,打印每点的基岩弹性抗力(G)、内力(轴向力N,剪力Q,弯矩M)及配筋计算结果(受压钢筋面积Ag'
受拉钢筋面积Ag,抗裂安全系数kF,裂缝开展宽度Lf)。
图示内力的正方向:
5,举例说明数据表的填法
例1,某工程闸井结构,荷载如下图所示,填表上机计算内力及配筋。
节点编号1~12,杆件分为14类,1×
1.4等是矩形截面尺寸,荷载及结构尺寸见图。
杆件下面的分数中,分母为单元类型号,分子为此杆在这类型杆件中是第几根。
杆件单元类型应将弹性地基排在最后,以便对弹性地基梁的变位进行检验。
需要对变位进行检验的弹性地基梁,每个单元类型只能有一根杆件。
若取杆左端或下端为始端,则与X轴的夹角分别为0°
和90°
,若以右端或上端为始端,则夹角分别为180°
和270°
。
现在将表0~表9按顺序一一说明如下:
⑴工程名:
供打印成果的标题用,用字符串形式,本例为:
“SUANLI”
⑵表0:
填写5个可能用到的基岩弹性抗力系数(t-m制)。
⑶表1:
数据号<
1>
~<
7>
(kg-cm制)。
按照《水工钢筋混凝土结构设计规范》(SDJ20-78)的参数填写
<
钢筋混凝土偏心受压构件的强度安全系数;
2>
偏心受拉构件的强度安全系数;
3>
混凝土标号,如200#填“200”
4>
钢筋设计强度;
5>
钢筋弹模;
6>
钢筋毛保护层;
钢筋直径,为计算裂缝开展宽度用。
本例表1数据为:
1.6,1.5,”200”,2400,2100000,10,1.6
⑷表2:
汇总表。
8>
14>
,(以下为(10kN)-m制)。
节点总数N,本例N=12;
9>
结构的单元类型数M,凡杆件长度、截面宽度和高度、杆轴与X轴的夹角、基岩弹性抗力系数类别都相同的单元划为一类。
本例M=14
10>
不按弹性地基梁检验变位的单元类型数。
本例M1=6;
<
11>
受约束的自由度总数Z。
结构的每个节点有3个变位(即自由度),整个结构有3×
N个自由度,凡已知某个自由度为0的,即为受约束的自由度。
如以下结构:
共12个变位,左下肢的3个变位和右下肢的水平变位垂直变位为0,故Z=5
本例Z=1(第31个自由度为0,即节点11的水平变位为0)
12>
结构所受到的节点荷载总个数Q。
本例Q=3;
13>
节间荷载类型数O。
同一类型的节间荷载是指大小、方向、位置以及型式都相同的节间荷载。
本例中的O=14;
结构所用材料的弹性模量E。
本例E=2600000;
⑸表3:
单元类型。
15>
20>
,按序号I依次填写数据,I从1到M。
第I类单元的杆件数M(I);
16>
第I类单元的杆件长度L(I);
17>
第I类单元的杆件宽度B(I);
18>
第I类单元的杆件高度H(I);
19>
第I类单元的杆件轴与X轴(水平轴)的夹角G(I),G(I)如下规定:
以杆件始端为圆心,向右作水平轴为0o,杆轴与水平轴的逆时针夹角为正,顺时针夹角为负,0~±
360o有效;
第I类单元的弹性抗力系数的类别,是表0中的第几个则填几,若不是弹性地基梁则填0;
⑹表4:
杆件节点码。
21>
杆件节点码采用压缩信息存贮,数据形式为:
杆件节点码从第一类单元的开始,直到最后一类单元。
本例的表3、表4数据按对应关系列出如下:
__________表3(杆件数据)_______________表4(节点码)____
根数(M)长度(L)宽度(B)高度(H)夹角(G)弹抗类型(K)节点码
26.701.000.900.0001.022.03
26.701.001.100.0004.055.06
26.701.002.300.0007.088.09
17.601.001.00270.0002.05
16.601.001.00270.0005.08
110.401.001.40270.0008.11
17.601.002.00270.0011.04
17.601.002.0090.0016.03
16.601.002.50270.0014.07
16.601.002.5090.0019.06
110.401.002.50270.0017.10
110.401.002.5090.00112.09
16.701.002.500.00110.11
16.701.002.500.00111.12
⑺表5:
约束自由度号。
22>
约束自由度号。
自由度号按节点的顺序,第一个节点为1(水平),2(垂直),3(转角),第2个节点为4(水平),5(垂直),6(转角),依次类推,本例有约束的自由度只有1个,就是第11个节点的水平变位,即3×
10+1=31;
⑻表6:
节点荷载。
23>
24>
节点荷载值;
该节点荷载对应的自由度号。
本例共3个节点荷载,数据如下:
-1,2,-2,5,-1,8
⑼表7:
节间荷载。
25>
28>
节间荷载值;
26>
节间荷载距起始端距离;
27>
节间荷载形式(共6种,参看前面的图示);
这类荷载作用的杆件个数。
⑽表8:
节间荷载所作用的杆件类型和杆件号。
29>
杆件类型和杆件号。
数据形式如下:
本例的表7,表8按对应关系列出如下:
__________表7(节间荷载)______________表8(作用的杆件编号)___
荷载值自始端距离荷载类型杆件个数杆件编号
0.56.70261.011.022.012.023.013.02
50.003.35123.013.02
-2.317.60517.01
-2.387.60617.01
-4.696.60519.01
-9.746.60619.01
-14.4310.405111.01
-6.5310.406111.01
-2.857.60518.01
2.397.60618.01
-10.436.605110.01
7.586.606110.01
-16.9610.405112.01
6.5310.406112.01
输入数据顺序按工程名及表0~表8,在表中严格按照先后顺序,形成数据文件。
数据文件为G-14-1.INT:
"
SUANLI"
50000,0,0,0,0
1.6,1.5,"
200"
2400,21E5,10,1.6
12,14,6,1,3,14,26E5,2.5
2,6.7,1,.9,0,0,2,6.7,1,1.1,0,0
2,6.7,1,2.3,0,0,1,7.6,1,1,270,0
1,6.6,1,1,270,0,1,10.4,1,1.4,270,0
1,7.6,1,2,270,1,1,7.6,1,2,90,1
1,6.6,1,2.5,270,1,1,6.6,1,2.5,90,1,1,10.4,1,2.5,270,1
1,10.4,1,2.5,90,1,1,6.7,1,2.5,0,1,1,6.7,1,2.5,0,1
1.02,2.03,4.05,5.06,7.08,8.09,2.05,5.08,8.11
1.04,6.03,4.07,9.06,7.1,12.09,10.11,11.12
31
-1,2,-2,5,-1,8
0.5,6.7,2,6,50,3.35,1,2
-2.31,7.6,5,1,-2.38,7.6,6,1
-4.69,6.6,5,1,-9.74,6.6,6,1,-14.43,10.4,5,1
-6.53,10.4,6,1
-2.85,7.6,5,1,2.39,7.6,6,1,-10.43,6.6,5,1
7.58,6.6,6,1,-16.96,10.4,5,1,6.53,10.4,6,1
1.01,1.02,2.01,2.02,3.01,3.02,3.01,3.02
7.01,7.01,9.01,9.01,11.01,11.01
8.01,8.01,10.01,10.01,12.01,12.01
计算结果文件为G-14-1.OUT:
**********************************************************************
*****带斜杆带弹性地基梁的平面框架内力及配筋计算书G-14*****
工程名:
SUANLI
一.基本数据
__________表0(5个基岩弹性抗力系数)__________
500000000
__________表1(钢筋混凝土数据)__________
抗压安全系数(Ky)抗拉安全系数(KL)混凝土标号(R#)钢筋强度(Rg)
1.61.52002400
钢筋弹模(Eg)保护层厚度(a)钢筋直径(d)
2100000101.6
__________表2(控制数据)__________
节点数(N0)杆件类型数(M0)不检验变位数(M2)约束变位数(Z0)
121461
节点荷载数(Q0)节间荷载数(O0)杆件材料弹模(E)杆件材料容重(RH)
31426000002.5
__________表3(杆件数据)_______________表4(节点码)____
根数(M)长度(L)宽度(B)高度(H)夹角(G)弹抗类型(K)节点码
__________表5(约束自由度号)__________
31
__________表6(节点荷载)__________
荷载值自由度号,荷载值自由度号......
-12-25-18
__________表7(节间荷载)______________表8(作用的杆件编号)___
荷载值自始端距离荷载类型杆件个数杆件编号
0.506.70261.011.022.012.023.013.02
二.计算结果:
________________________________________________________________________________
杆1
基岩弹抗轴向力剪力弯矩受压钢筋受拉钢筋抗裂K裂缝宽
00.00011.460-9.967-13.3770.0007.0822.9240.03038
10.00011.460-8.124-7.3160.0001.8976.0130.19943
20.00011.460-6.282-2.4900.0000.00043.4100.00000
30.00011.460-4.4391.1010.0000.00099.9990.00000
40.00011.460-2.5973.4580.0000.00019.2490.00000
50.00011.460-0.7544.5810.0000.00011.6990.00000
60.00011.4601.0884.4690.0000.00012.1750.00000
70.00011.4602.9313.1230.0000.00023.8530.00000
80.00011.4604.7730.5420.0000.00099.9990.00000
90.00011.4606.616-3.2740.0000.00021.5350.00000
100.00011.4608.458-8.3230.0002.7555.1070.11342
杆2
00.00011.924-9.119-10.1090.0004.1094.0670.06492
10.00011.924-7.276-4.6170.0000.00011.8370.00000
20.00011.924-5.434-0.3590.0000.00099.9990.00000
30.00011.924-3.5912.6640.0000.00038.2460.00000
40.00011.924-1.7494.4530.0000.00012.5670.00000
50.00011.9240.0945.0070.0000.00010.4030.00000
60.00011.9241.9364.3270.0000.00013.1900.00000
70.00011.9243.7792.4120.0000.00053.6950.00000
80.00011.9245.621-0.7370.0000.00099.9990.00000
90.00011.9247.464-5.1210.0000.00010.0480.00000
100.00011.9249.306-10.7390.0004.6483.7860.05466
杆3
00.00040.737-11.449-14.6160.0000.0006.9980.00000
10.00040.737-9.272-7.6740.0000.00099.9990.00000
20.00040.737-7.094-2.1920.0000.00099.9990.00000
30.00040.737-4.9171.8320.0000.00099.9990.00000
40.00040.737-2.7394.3970.0000.00099.9990.00000
50.00040.737-0.5625.5030.0000.00099.9990.00000
60.00040.7371.6165.1490.0000.00099.9990.00000
70.00040.7373.7933.3370.0000.00099.9990.00000
80.000