刚性连接与铰性连接钢结构中的梁与柱

刚性连接和铰接连接

在钢结构中，梁与柱之间的连接通常采用三种形式：柔性连接（又称铰接连接）、半刚性连接和刚性连接。 在工程实践中，如何判断节点是刚性连接、半刚性连接还是铰接连接，主要取决于其转动刚度。 刚性连接不应产生明显的连接角变形，即连接角变形引起的结构抗力的减少不应超过5%。

半刚性连接介于两者之间。

梁、柱的半刚性连接可在梁端焊接端板并用高强螺栓连接，也可采用上下角钢和高强螺栓与翼缘连接。 其设计要求如下：

(1)端板连接 端板连接节点的力传递可以将梁端弯矩简化为一对力偶，拉力由受拉翼缘传递。 拉紧螺栓与拉紧法兰对称布置。 压力可通过端板或柱法兰传递。 受压区域可安装少量螺栓，与拉力螺栓一起传递剪力。

(2)在上下角钢连接的节点处，受拉侧的连接角钢在弯矩作用下，不仅会产生竖向肢变形，而且还会产生水平肢变形。 因此，角钢连接的刚度略低于端板。

连接性能的分类应以以下三个指标来表征：弯曲刚度、旋转刚度、延展性（旋转能力）。

弯曲能力和剪切强度一样是连接强度的主要项目。 理论上，刚性连接承受弯矩和剪力的能力应不小于梁的承载能力，即不小于梁的塑性铰矩和梁的全塑性剪力。网络。 地震区的框架要求更高，体现“强连接-弱构件”的原则。 对于柔性连接，仅需要抗剪力。 半刚性连接介于刚性连接和柔性连接之间，必须具有一定的抗弯能力。

连接的旋转刚度由弯矩-角度曲线的斜率反映。 它不是一个常数。 旋转刚度对车架变形和承载能力有影响。 对变形的影响需要结合正常使用极限状态进行分析。 为此，应检查连接的初始刚度或标准载荷下的割线刚度。 刚性连接的刚度理论上需要无穷大，但实际上只要达到一定极限就可以视为刚性连接。 问题在于如何定量地定义它。

旋转能力是延展性指标，塑性设计的框架要求塑性铰链处具有一定的旋转能力，以便随后发生内力重新分布。

1、刚性连接这种结构假定梁柱连接具有足够的刚度，梁、柱之间不存在相对旋转，连接能够承受弯矩。 这种铰接结构假定结构承受重力荷载时，主梁与柱之间仅传递竖向剪力，不传递弯矩。 这种连接允许不受限制的旋转。

2、传统的钢结构框架分析设计中，为了简化分析设计过程，将梁柱连接视为理想的铰接连接或完全刚性连接，认为旋转约束连接达到理想刚性连接的90%以上。 ，可视为刚性连接； 在外力作用下，柱、梁轴线间夹角的变化达到理想铰的80%以上，视为铰连接。 采用理想铰链的假设意味着梁和柱之间不会传递弯矩。 就旋转而言，铰接在一起的梁和柱将彼此独立地旋转。

能抵抗弯矩作用的柱脚称为刚性连接柱脚。 反之，不能抵抗弯矩作用的柱脚称为铰接柱脚。 刚性连接和铰接的区别在于它们是否可以传递弯矩。 从实用角度来看，如果锚栓位于法兰外侧，则属于刚性连接，通常不少于四个。 如果在法兰内侧，则为铰接连接，一般为两个或四个。

这两种柱脚的明显区别在于横向运动的控制。 如果结构对横向移动有严格控制，则将使用刚性连接的柱脚。 例如，如果有起重机负载，则起重机负载是动态负载，并且对横向运动更敏感。 此外，过度的横向移动会导致起重机卡在轨道中。 此时，柱脚应设计成与柱脚刚性连接。

“如果是铰接柱脚，就需要加剪键，地脚螺栓不能承受剪力。” 我的话有点松散。 应该说，“如果是铰接柱脚，一般要加剪键。”由于钢结构铰接柱脚的轴力比较小，底板与基础之间的摩擦力混凝土很少能满足要求，因此大多数柱脚都需要配备剪力键。

刚性连接与铰接连接的区别：

1、刚性连接可以传递弯矩和剪力，而铰接连接只能传递剪力。

2、两者也有结构上的区别：如果是刚性连接的H型钢，其上下翼缘和腹板需要有连接结构； 如果是铰接的H型钢，只需腹板上有连接结构即可。

一点透视！ ！

柱脚所受的力分为：

(a) 铰接柱底座 (b) 刚性柱底座

混凝土结构的柱脚均为刚性连接，即同时存在轴力N、水平剪力V和弯矩M，因此基础尺寸较大。

轻钢结构常见的柱脚类型有刚性节点和铰接节点，其受力也不同。

1、铰接柱脚只有轴向力N和水平力

2、对于刚性连接的柱脚，除轴向力N和水平力V外，还存在一定的弯矩M。

3、刚性柱底座的基础比铰接柱底座大。

另请注意：

对于刚连接到柱脚的节点的设计：

1、用于工业厂房并配备桥式起重机时，柱脚应设计为刚性的。

2、使用刚性柱脚时应注意以下问题：

基础施工单位应具有一定的技术水平

应提供剪切电阻器

* 关于刚性关节和铰接关节的问题，理论上来说，刚性关节和铰接是指节点是否可以旋转，完全刚性关节是指根本不旋转，铰接关节是指可以自由旋转。 完全刚性连接是指节点不仅能承受剪力和轴力弯矩，而且具有足够的刚度。 节点在弯矩作用下的变形很小。 从理论上讲，不存在完全的刚性连接。 只要有功能，就会有变形。 在实际工程中，达到一定的刚度后，我们在工程中将其视为刚性连接。 如果能承受弯矩，变形就大。 ，我们认为是半刚性连接和弹性固定。

铰链很容易理解，它可以自由转动，但不能承受弯矩，因此只能抵抗剪切力和轴向力。 具体到某个构件，如工字构件，翼缘主要承受弯曲，腹板主要承受剪切。 由于这里讨论的一些同志没有学过力学，所以我简单解释一下，对于弯矩来说，离质心轴越远，弯矩贡献就越大，所以离质心最远的法兰，弯矩贡献就越大。 。 质心处剪应力最大，因此腹板主要受到剪切。 一般来说，对于节点，如端板连接，如果螺栓布置在法兰外且端板厚度满足要求，则属于刚性连接。 铰链节点螺栓布置在靠近质心轴的位置。

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