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:
端板连接 力在端板连接节点的传递可以将梁端弯矩简化为一对力偶,拉力通过受拉翼缘传递。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。
在上下角钢连接的节点中,受拉侧的连接角钢在弯矩作用下,不仅会产生竖向肢变形,而且还会引起水平肢变形。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的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。
这种刚性连接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,并且连接能够承受弯矩。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。
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,并认为连接的旋转约束达到理想刚性连接的90%以上,即可视为刚性连接;在外力作用下,柱、梁轴线间的夹角变化达到理想铰的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角钢 钢结构 节点,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上。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。”我说的有点松了。应该说,“如果是铰链柱脚角钢 钢结构 节点,一般要加剪力键”。由于钢结构铰接柱脚的轴力较小,底板与基础混凝土之间的摩擦力很少满足要求,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刚性接头可以传递弯矩和剪力,而铰接头只能传递剪力。
②两者也有结构上的区别:如果刚性连接是H型钢,则上下翼缘和腹板需要有连接结构;若铰接为H型钢,则只需腹板有连接结构即可。
一些想法:
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。
对于铰接柱脚,只有轴向力N和水平力
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
刚性柱底座的基础比铰接柱底座大。
另请注意,对于仅连接到柱脚的节点的设计:
当用于有桥式起重机的工业厂房时,柱脚应设计为
刚性。
刚性柱脚应注意以下问题:①基础施工单位应具有一定的技术水平②应设置抗剪件
* 关于刚性关节和铰接关节的问题,理论上讲,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,它可以自由旋转,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。由于这里讨论的有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,如果法兰外有螺栓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。