钢结构节点刚接与铰接的区别

门式刚架柱脚刚接和铰接设计研究摘要：门式刚架柱与基础有刚接和铰接两种联系形式，这两种不同形式的连接对刚架内力有较大的影响。

本文采用通用有限元软件SAP2000对刚架进行内力分析，通过弯矩图、剪力图对比，钢梁应力比进行分析，寻求优化设计。

采用刚接钢梁和钢柱的内力会偏小，但是柱脚有弯矩，基础的面积会偏大。

采用铰接柱脚没有弯矩，但是钢梁和钢柱的内力会偏大[1]。

关键词：门式刚架；刚接；铰接；内力分析1、概述轻型门式刚架是现代工业厂房常用的一种结构，具体自重轻、跨度大、空间布置灵活、施工速度快、工艺简单等诸多优点。

门式刚架是一种装配式结构，现在工厂里面将H型按照设计图纸做成指定的规格，然后运输到施工场地进行安装。

与传统的混凝土厂房相比极大地缩短了施工周期。

在设计时，可以将柱脚设计成刚接和铰接两种形式，在土质比较好，刚架的跨度不大时可以设计成铰接，反之倾向于设计成刚接。

2、结构建模计算分析工程概况：一门式刚架跨度为12m，柱间距离为4m，层高为4m。

坡度为1/3。

风荷载为3.5kN/m2，屋面恒荷载为0.3 kN/m2，屋面活荷载为0.5kN/m2。

采用sap2000进行建模分析[2]。

（1）通过进行对比可以发现，当柱脚为铰接接时梁柱节点弯矩要大些，所以梁柱截面要大些。

在梁柱节点处弯矩最大，可以柱钢梁设计成变截面的斜梁，将钢梁梁柱节点做大点，在跨中屋脊处将梁截面变小的，从而起到节约钢材，减轻结构自重的目的。

但是由于柱脚没有弯矩，基础可以做的小些。

但由于门式刚架质量比较轻所以要验算在风荷载作用下的抗倾覆验算，基础埋置要有足够的深度，否则在台风下很容易倾覆破坏。

（2）钢柱在柱脚刚接时剪力较小，钢梁在柱脚铰接时剪力较大。

但是对于H型钢来说剪力并不起控制作用，剪力是主要是由钢梁的腹板来承担的，实际受力时远远没有达到腹板的抗剪承载力设计值，所以剪力不用考虑。

（3）柱脚铰接时钢柱的应力比为0.487，钢梁应力比为0.21，而《门刚》限制0.95。

钢结构节点设计时如何设定铰接点和刚接点作者：孝亚利来源：《建筑工程技术与设计》2014年第10期摘要：钢结构节点设计通常将连接节点分为刚接和铰接两种形式，简单、常规的连接节点可以很快判断节点的刚接性能，但复杂的的连接节点如何判断刚接性能是一直亟待解决的问题。

关键词：节点设计；高强螺栓钢结构房屋具有强度高、自重轻、施工速度快，抗震性能好及工业化程度高等特点，钢结构节点设计是结构能否安全可靠的关键，应该按照"强节点弱构件"或节点等强设计的原则，节点设计合理对结构整体性、可靠度以及建设周期有着直接影响。

本文主要介绍钢结构节点设计的常规做法、国外改进后的节点形式。

1.钢结构节点设计常规做法：1.1在钢结构连接中最常用的是焊缝连接和螺栓连接，铆钉连接现已很少采用：1.1.1焊缝设计中焊缝大小要通过计算确定，不得任意加大焊缝，焊缝的重心应尽量与被连接构件中心接近；焊丝焊剂应与母材强度相匹配，当两种材质钢材焊接时应选用与低标号材质相适应的焊条。

如： E43对应Q235， E50对应Q345.；Q235与Q345连接时，应该选择低强度的E43，而不是E50。

1.1.2螺栓连接分普通螺栓连接、高强螺栓连接。

普通螺栓抗剪性能差，多用在次要结构部位。

高强螺栓根据受力特点分摩擦型连接和承压型连接，两种连接方式工作原理不同，可查阅相关资料，目前钢结构施工上摩擦型高强螺栓的连接应用较广泛，常用8.8s和10.9s两个强度等级。

高强螺栓最小规格为M12，常用M16～ M 30。

超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。

1.1.3节点设计必须考虑安装螺栓、现场焊接等的施工空间及构件吊装顺序等。

构件运到现场无法安装是初学者常犯的错误。

此外，还应尽可能使工人能方便的进行现场定位与临时固定。

1.1.4节点设计还应考虑制造厂的工艺水平。

比如钢管连接节点的相贯线的切口需要数控机床等设备才能完成。

1.2. 1在进行结构设计时，在结构分析过程中就应该想好用哪种节点形式，根据结构构件的选用，传力特性不同判断用刚节点、铰节点还是半刚节点，连接方式的不同对结构影响很大，比如：门式刚架结构，为了降低用钢量，钢柱选用变截面柱子，那么柱脚节点做成铰接，梁与柱连接处做成刚接就比较合理。

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。

浅谈钢结构梁柱节点连接设计方法摘要：随着社会的发展与进步，重视钢结构梁柱节点连接设计方法对于现实生活具有重要的意义。

本文主要介绍钢结构梁柱节点连接设计方法的有关内容。

关键词：钢结构；节点连接；设计方法；梁柱节点；中图分类号：tu391文献标识码： a 文章编号：引言钢结构连接节点设计是钢结构整个设计工作中的一个重要的环节,连接节点的设计是否安全, 对保证钢结构的整体性和可靠度、对制造安装的质量和进度和对整个建设周期和成本都有着直接的影响。

一、钢结构梁柱节点的基本特征在钢结构设计时，对于钢结构的连接形式在计算模型中的确定是钢结构计算、设计必须首先解决的问题，其次要明确传力途径，然后才能将整个结构受力模型简化出来用软件进行分析计算。

按照传力特征不同，节点分刚接、铰接和半刚性连接。

( 1) 铰接连接节点，具有很大的柔性。

钢梁仅在腹板处采用高强螺栓连接，上、下翼缘无需进行现场焊接。

采用铰接时构造简单，使现场安装程序大为简化，现场作业量大大减小，现场安装可以不受天气及季节的影响，钢结构的安装速度大大提高。

但是，铰接连接刚度和耗能性能差，对于结构抗风、抗震不利。

( 2) 刚性连接节点，具有较高的强度和刚度。

其特点是受力性能好，但构造复杂，施工难度大。

设计中梁柱节点一般是做刚接，这是由于梁柱节点承受的荷载一般较大而且还要抵御风荷载和水平地震引起的位移。

( 3) 半刚性连接节点，刚度和强度介于铰接和刚接之间。

我国《钢结构设计规范》中没有给出半刚性连接的具体计算和设计方案，而且节点转动刚度很难确定。

这样的节点形式在工程设计中一般很少采用。

结构设计中习惯的做法是把连接当成理想刚接或者铰接，这样做能够使计算大大简化，得到的计算结果必然与实际存在偏差。

目前，主要通过采用调整系数来减少这种偏差。

二、梁柱节点的设计钢框架中梁与柱的连接起着在两种构件之间传递弯矩和剪力的作用, 是钢框架的主要组成部分, 它的性能直接关系到结构的整体反应。