12  结构矩阵分析习题解答
习题12-1 图示连续梁,不及轴向变形。求引入支承条件后的结构刚度矩阵。
                      习题12-1
解: 单元刚度矩阵:
力学性能
采用“直刚法”组集结构刚度矩阵:
引入支承条件后的结构刚度矩阵
习题12-2 用先处理法写出图示连续梁的整体刚度矩阵
                   
习题12-2
解: 单元刚度矩阵:
引入支承条件后的结构刚度矩阵
习题12-3 图示刚架,不考虑轴向变形,仅以转角为未知量,求引入支承条件前的结构刚度矩阵
习题12-3
解: 单元刚度矩阵:
引入支承条件前的结构刚度矩阵
习题12-4 图示刚架,不考虑轴向变形,仅以转角为未知量,求引入支承条件前的结构刚度矩阵中的各主元素
习题12-4
解: 单元刚度矩阵:
引入支承条件前的结构刚度矩阵
引入支承条件前的结构刚度矩阵中的各主元素:
习题12-5 图示结构,不考虑轴向变形,圆括号内数字为结点定位向量,力和位移均按竖直、转动方向顺序排列。求结构刚度矩阵中元素
习题12-5
解: 单元刚度矩阵:
结构刚度矩阵
结构刚度矩阵中元素:
习题12-6 图示结构,不考虑轴向变形,圆括号内数字为结点定位向量,力和位移均按水平、竖直、转动方向顺序排列。求结构刚度矩阵
习题12-6
解: 单元刚度矩阵:
结构刚度矩阵
习题12-7 图示连续梁,仅以转角为未知量,求引入支承条件后的等效结构荷载。力矩以顺时针为正。
1
 
习题12-7
解: 引入支承条件前的单元等效结构荷载:
引入支承条件前结构的等效结构荷载:
引入支承条件后结构的等效结构荷载:
习题12-8  图示刚架,不考虑轴向变形,仅以转角为未知量,求引入支承条件前的等效结点荷载。力矩以顺时针为正。
习题12-8
解: 引入支承条件前的单元等效结构荷载:
引入支承条件前结构的等效结构荷载:
习题12-9 试用先处理法写出图示连续梁的综合结点荷载不考虑轴向变形,仅以转角为未知量。
习题12-9
解: 引入支承条件前的单元等效结构荷载:
引入支承条件前结构的等效结构荷载:
引入支承条件后结构的等效结构荷载:
习题12-10 试用先处理法写出图示刚架的综合结点荷载
习题12-10                                   
[] 1)确定结点、划分单元、建立坐标系并对自由结点位移进行编号,如习题12-10解答图所示。
习题12-10解答图
2引入支承条件后的单元等效结构荷载:
               
3)直接作用在结点上的荷载:
4)综合结点荷载:
       
习题12-11 刚架结点位移列阵
。试求杆23的杆端力列阵的第2个元素。
习题12-11                                   
[] 设杆23为单元①,其杆端力列阵为:
故杆23的杆端力列阵的第2个元素为:
习题12-12 已知图示连续梁结点转角(从左至右)为EI=常数。试求B支座的反力。
习题12-12
[] 单元杆端力列阵为:
习题12-13 试用连续梁静力分析程序CBSAP1计算图示连续梁,绘弯矩图。
习题12-13
[] 确定结点、划分单元、建立坐标系如习题12-13解答图(a)所示。用连续梁静力分析程序CBSAP1计算本题,输出弯矩值如下:
MOMENTS OF BEAM ENDS
  NO.BEAM      1(LEFT)    2(RIGHT)
                1        13.8783        27.7565
                2        -5.7565        49.6104
                3        -49.6104        37.3098
                4        -37.3098        50.0000
根据输出结果绘制连续梁的弯矩图如习题12-13解答图(b)所示。
                                      a
b
习题12-13解答图
a)结点、单元编号情况;(b)弯矩图
习题12-14 试用连续梁静力分析程序CBSAP1计算图示连续梁,绘弯矩图。
习题12-14
[] 确定结点、划分单元、建立坐标系如习题12-14解答图(a)所示。用连续梁静力分析程序CBSAP1计算本题,输出弯矩值如下:
MOMENTS OF BEAM ENDS
  NO.BEAM      1(LEFT)    2(RIGHT)
                      1        -26.2783        37.4434
                      2        -37.4434        32.5525
                      3        -32.5525        16.0000
根据输出结果绘制连续梁的弯矩图如习题12-14解答图(b)所示。
a
b
习题12-14解答图
a)结点、单元编号情况;(b)弯矩图
习题12-15试用平面刚架静力分析程序PFSAP计算图示桁架各杆之轴力。设各杆EA=常数。
习题12-15                           
[] 确定结点、划分单元、建立坐标系如习题12-15解答图(a)所示。用平面刚架静力分析程序PFSAP计算本题,输出结点位移及各杆轴力值如下:
  * ** ** ** ** *RESULTS OF CALCULATION* ** ** ** ** *
              SEMI-BAND WIDTH=  4
    NO.N    X-DISPLACEMENT  Y-DISPLACEMENT