怎么区分刚接和铰接之欧阳结创编.docx

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怎么区分刚接和铰接之欧阳结创编

如何区分钢结构中的铰接和刚接

时间：

2021.02.14

创作：

欧阳结

钢结构中,梁与柱的连接通常采用3种形式，柔性连接（也称铰接）半刚性连接和刚性连接。

工程实践中，如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度,刚性连接应不会产生明显的连接夹角变形，即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过5%。

半刚性连接则介于二者之间。

梁柱的半刚性连接可以采用在梁端焊上端板，用高强螺栓连接，或是用连于翼缘的上、下角钢和高强螺栓。

其设计要求如下：

1.端板连接 端板连接节点中力的传送可将梁端弯矩简化为一对力偶，拉力经受受拉翼缘传递。

受拉螺栓对受拉翼缘对称布置。

压力可以通过端板或柱翼缘承压传递，压力区螺栓可少量设置，并和受拉螺栓一起传送剪力。

2.上下角钢连接 用上下角钢连接的节点中，受拉一侧的连接角钢在弯矩作用下，不只竖肢变形，水平肢也变形。

因此，角钢连接的刚度比端板者稍低。

连接性质的划分应由下列三项指标来表征：

抗弯刚度，转动刚度，延性（转动能力）。

  抗弯承载力是连接强度的主要项目，此外还有抗剪强度。

刚性连接从理论上来说，接受弯矩和剪力的能力应该不低于梁的承载能力，亦即不低于梁的塑性铰弯矩和腹板全塑性剪力。

地震区的框架应该要求更高，体现强连接-弱构件原则。

对于柔性连接则只要求其抗剪能力。

半刚性连接介于刚性和柔性连接之间，必需具有一定的抗弯能力。

连接的转动刚度由弯矩-转角曲线的斜率来体现，不是常量，转动刚度对框架变形和承载力都有影响。

对变形的影响需要结合正常使用极限状态进行分析。

为此，应考察连接的初始刚度或规范荷载作用下的割线刚度。

刚性连接的刚度，理论上需要达到无限大，但实际上只要达到一定的限值就可以看作是刚性连接，问题在于如何从数量上做出界定。

转动能力属于延性指标，塑性设计的框架要求塑性铰部位有一定转动能力，以便后续的内力重分布能够呈现。

1.刚性连接这种构造假定梁柱连接有足够的刚性，梁柱间无相对转动，连接能承受弯矩。

铰支连接这种构造假定结构接受重力荷载时，主梁和柱之间只传送垂直剪力，不传递弯矩。

这种连接可以不受约束的转动。

2.钢结构框架的激进分析与设计中，为简化分析设计过程，梁柱连接被认作理想的铰接连接或完全的刚性连接，并且认为：

连接对转动约束达到理想刚接的90%以上，可视为刚接；外力作用下，柱梁轴线夹角的改变量达到理想铰接的80%以上的连接视为铰接。

采用理想铰接的假定，将意味着梁与柱之间没有弯矩的传送，就转动而论，用铰连在一起的梁和柱将相互独立地转动。

钢结构里怎样区分刚接和铰接

刚性连接与铰性连接

钢结构中,梁与柱的连接通常采用3种形式，柔性连接（也称铰接）、半刚性连接和刚性连接。

在工程实践中，如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度,刚性连接应不会产生明显的连接夹角变形，即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过5%。

半刚性连接则介于二者之间。

梁柱的半刚性连接可以采用在梁端焊上端板，用高强螺栓连接，或是用连于翼缘的上、下角钢和高强螺栓。

其设计要求如下：

（1）端板连接在端板连接节点中力的传递可将梁端弯矩简化为一对力偶，拉力经受受拉翼缘传递。

受拉螺栓对受拉翼缘对称布置。

压力可以通过端板或柱翼缘承压传递，压力区螺栓可少量设置，并和受拉螺栓一起传递剪力。

（2）上下角钢连接用上下角钢连接的节点中，受拉一侧的连接角钢在弯矩作用下，不仅竖肢变形，水平肢也变形。

因此，角钢连接的刚度比端板者稍低。

连接性质的划分应由下列三项指标来表征：

抗弯刚度，转动刚度，延性（转动能力）。

   抗弯承载力是连接强度的主要项目，此外还有抗剪强度。

刚性连接从理论上来说，承受弯矩和剪力的能力应该不低于梁的承载能力，亦即不低于梁的塑性铰弯矩和腹板全塑性剪力。

地震区的框架应该要求更高，体现“强连接-弱构件”的原则。

对于柔性连接则只要求其抗剪能力。

半刚性连接介于刚性和柔性连接之间，必须具有一定的抗弯能力。

  连接的转动刚度由弯矩-转角曲线的斜率来体现，它不是常量，转动刚度对框架变形和承载力都有影响。

对变形的影响需要结合正常使用极限状态进行分析。

为此，应考察连接的初始刚度或标准荷载作用下的割线刚度。

刚性连接的刚度，理论上需要达到无限大，但实际上只要达到一定的限值就可以看作是刚性连接，问题在于如何从数量上做出界定。

   转动能力属于延性指标，塑性设计的框架要求塑性铰部位有一定转动能力，以便后续的内力重分布能够出现。

   1.刚性连接这种构造假定梁柱连接有足够的刚性，梁柱间无相对转动，连接能承受弯矩。

铰支连接这种构造假定结构承受重力荷载时，主梁和柱之间只传递垂直剪力，不传递弯矩。

这种连接可以不受约束的转动。

2.在钢结构框架的传统分析与设计中，为简化分析设计过程，梁柱连接被认作理想的铰接连接或完全的刚性连接，并且认为：

连接对转动约束达到理想刚接的９０％以上，可视为刚接；在外力作用下，柱梁轴线夹角的改变量达到理想铰接的８０％以上的连接视为铰接。

采用理想铰接的假定，将意味着梁与柱之间没有弯矩的传递，就转动而论，用铰连在一起的梁和柱将相互独立地转动.

能抵抗弯矩作用的柱脚称为刚接柱脚，相反不能抵抗弯矩作用的柱脚称为铰接柱脚，刚接与铰接的区别在于是否能传递弯矩，从实际上看，如果锚栓在翼缘的外侧，就是刚接，而且一般不少于四个，如果在翼缘内侧，就是铰接，一般为两个或四个。

这两种柱脚很明显的区别就是对侧移控制，如果结构对侧移控制较严，则采用刚接柱脚，例如有吊车荷载的情况，吊车荷载是动力荷载，对侧移比较敏感，而且侧移过大会造成吊车卡轨现象，此时应把柱脚设计成刚接柱脚。

*“如果是铰接柱脚需要加设抗剪键，地脚螺栓不能承受剪力的”本人的这句话说得有点不严谨，应该说“如果是铰接柱脚一般需要加设抗剪键”。

因为钢结构铰接柱脚的柱脚轴力比较小，底板和基础砼表现的摩擦力很少能满足要求，所以多数柱脚都需要设置抗剪键

刚接与铰接的区别:

1.刚接能传递弯矩合剪力,铰接则只能传递剪力.

2.二者在构造上也有区别:

刚接如为H型钢则其上下翼缘和腹板均需有连接构造;铰接如为H型钢则只需腹板有连接构造即可.

*一点看法！

！

对于柱脚受力分为：

（a）铰接柱脚（b）刚接柱脚

砼结构柱脚均为刚接，即同时存在轴向力N、水平剪力V和弯矩M，故基础尺寸较大。

轻钢结构常见的柱脚型式有刚接和铰接两种，其受力是不同的，

1、对于铰接柱脚，只存在轴向力N和水平力

2、对于刚接柱脚，除存在轴向力N和水平力V之外，还存在一定的弯矩M，

3、刚接柱脚的基础大于铰接柱脚。

另外请注意：

对于刚接柱脚的节点设计：

1、当用于工业厂房且有桥式吊车时，宜将柱脚设计为

刚性。

2、刚性柱脚应注意以下问题：

基础施工单位应有一定的技术水平

应设置抗剪件

*关于刚接.铰接的问题,理论上说,刚接铰接是指节点是否能转动,完全刚接指完全不转动,铰接是可自由转动.完全刚接就是说此节点不但能承担剪力轴力弯矩外,节点还具有足够刚度.使节点在弯矩作用下变形很小.理论上说,没有完全的刚接,只要有作用就有变形,在实际工程中,达到一定的刚度后,我们在工程中就认为是刚接了,如果虽然能承担弯矩,但变形较大,我们认为是半刚接,是弹性固定.铰接好理解,可自由转动,就是不能承担弯矩,那么就只能抗剪力和轴力了.具体到一个构件,如工字型构件,翼缘主要受弯,腹板主要受剪.由于此处讨论的一些同志没有学过力学,我就浅显的讲一下,对于弯矩,离形心轴越远的地方,弯矩贡献越大,所以翼缘离形心最远弯矩贡献大.剪应力在形心处最大,所以腹板主要受剪.一般地讲,具体到节点,如端板连接,凡在翼缘外布置有螺栓的,端板厚度满足要求的,就为刚接.铰接节点螺栓布置在靠近形心轴处.

钢结构里怎样区分刚接和铰接

钢结构中,梁与柱的连接通常采用3种形式，柔性连接（也称铰接）、半刚性连接和刚性连接。

在工程实践中，如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度,刚性连接应不会产生明显的连接夹角变形，即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过5%。

半刚性连接则介于二者之间。

梁柱的半刚性连接可以采用在梁端焊上端板，用高强螺栓连接，或是用连于翼缘的上、下角钢和高强螺栓。

其设计要求如下：

（1）端板连接  在端板连接节点中力的传递可将梁端弯矩简化为一对力偶，拉力经受受拉翼缘传递。

受拉螺栓对受拉翼缘对称布置。

压力可以通过端板或柱翼缘承压传递，压力区螺栓可少量设置，并和受拉螺栓一起传递剪力。

（2）上下角钢连接  用上下角钢连接的节点中，受拉一侧的连接角钢在弯矩作用下，不仅竖肢变形，水平肢也变形。

因此，角钢连接的刚度比端板者稍低。

  连接性质的划分应由下列三项指标来表征：

抗弯刚度，转动刚度，延性（转动能力）。

    抗弯承载力是连接强度的主要项目，此外还有抗剪强度。

刚性连接从理论上来说，承受弯矩和剪力的能力应该不低于梁的承载能力，亦即不低于梁的塑性铰弯矩和腹板全塑性剪力。

地震区的框架应该要求更高，体现“强连接-弱构件”的原则。

对于柔性连接则只要求其抗剪能力。

半刚性连接介于刚性和柔性连接之间，必须具有一定的抗弯能力。

      连接的转动刚度由弯矩-转角曲线的斜率来体现，它不是常量，转动刚度对框架变形和承载力都有影响。

对变形的影响需要结合正常使用极限状态进行分析。

为此，应考察连接的初始刚度或标准荷载作用下的割线刚度。

刚性连接的刚度，理论上需要达到无限大，但实际上只要达到一定的限值就可以看作是刚性连接，问题在于如何从数量上做出界定。

    转动能力属于延性指标，塑性设计的框架要求塑性铰部位有一定转动能力，以便后续的内力重分布能够出现。

    1.刚性连接这种构造假定梁柱连接有足够的刚性，梁柱间无相对转动，连接能承受弯矩。

铰支连接这种构造假定结构承受重力荷载时，主梁和柱之间只传递垂直剪力，不传递弯矩。

这种连接可以不受约束的转动。

2.在钢结构框架的传统分析与设计中，为简化分析设计过程，梁柱连接被认作理想的铰接连接或完全的刚性连接，并且认为：

连接对转动约束达到理想刚接的９０％以上，可视为刚接；在外力作用下，柱梁轴线夹角的改变量达到理想铰接的８０％以上的连接视为铰接。

采用理想铰接的假定，将意味着梁与柱之间没有弯矩的传递，就转动而论，用铰连在一起的梁和柱将相互独立地转动.

问：

刚接与铰接的问题：

在工程中常常会遇到设计说明上的刚接和铰接的混淆，以前一直以为凡是焊接的都是刚接凡是螺栓连接的都是铰接，但是有时候会遇到在详图节点上的焊接也表示是铰接。

其实这个问题是否可以联想到力学上的受力杆件，例如一个铰支座当受到一个力或几个力的情况下杆件会发生不同方向的改变，我们认为这就是铰接。

当杆件固定在大地上也可以说在混凝土里形成一个集中力和一个力偶，我们就可以认为它是刚接？

还有一种情况就是超静定，在节点中常有焊接后在加上螺栓连接，这又是怎么分析？

答：

我认为最简单明确的定义：

刚接为可传递弯矩的构造，铰接为不可传递弯矩的构造。

因为节点连接的形式多样，不可简单以焊接或螺栓连接界定刚铰接，具体形式具体分析。

刚性连接这种构造假定梁柱连接有足够的刚性，梁间无相对转动，连接能够承受弯矩。

铰支连接这种构造假定结构承受重力荷载时，主梁和柱之间只传递垂直剪力，不传递弯矩。

这种连接可以不受约束的转动。

铰接点的特征是：

连接的杆件在连接处不能相对移动，但可绕结点中心相对转动，即可以传递力，但不可以传递力矩。

刚接点的特征是：

被连接的杆件在连接处既不能相对移动又不能相对转动，即可以传递力也可以传递力矩。

问：

在很多设计中抗风柱明明在梁的底下，不偏心或偏心量不大，但是有些设计抗风柱顶与梁有一段间距，用弹簧板或连接板连起来。

我想问的是，为什么不直接把抗风柱顶通到梁底，用螺栓把梁和柱连起来，这样，抗风柱还能承受梁的重量，即使设计时不考虑承受梁的重量，这样链接，安装时也比用弹簧板连接简单，而且这样链接，也不会出现抗风柱与系杆、水平支撑干涉的现象（因为抗风柱在梁的底下，而不是像有些设计，把抗风柱设计到和梁翼板接近，用弹簧板链接）

答：

此种设计节点，主要是计算模型取为：

抗风柱仅承受水平风力作用，不承受竖向力。

亦可顶到梁底但多设为铰接，但可能会因起钢柱计算长度、稳定方面的问题

时间：

2021.02.14

创作：

欧阳结