钢结构中为何常用铰接而较少采用刚接

在钢结构中，铰接和刚接都是常见的连接方式，但实际应用中铰接的使用频率往往高于刚接，这主要基于结构受力特性、施工便利性、经济性等多方面的考量。

 一、结构受力特性的适配性

1. 内力传递需求  

    铰接：仅传递轴力和剪力，不传递弯矩，适用于次要构件或受力明确的部位（如次梁与主梁的连接）。  

    刚接：需同时传递弯矩、剪力和轴力，适用于主要承重构件（如框架柱与梁的连接）。  

   案例：工业厂房中，次梁常采用铰接以简化计算模型，而主梁与柱的连接则需刚接保证整体稳定性。

2. 变形协调性  

    铰接：允许节点自由转动，适应变形能力强，适用于温度应力较大的结构（如大跨度桁架）。  

    刚接：限制节点转动，刚度大但可能因变形不协调导致应力集中。

 二、施工便利性与效率

1. 构造复杂度  

    铰接：构造简单，通常采用螺栓连接或销轴连接，无需现场焊接，施工速度快。  

    刚接：常需现场焊接或高强度螺栓预紧，工艺复杂，对施工精度要求高。

2. 质量控制  

    铰接：质量易保证，螺栓紧固度可通过扭矩扳手控制。  

    刚接：焊接质量受环境、焊工技能影响大，易出现焊缝缺陷。

 三、经济性考量

1. 材料用量  

    铰接：连接板尺寸小，螺栓数量少，材料成本低。  

    刚接：需较大的连接板和加劲肋，钢材用量增加。

2. 维护成本  

    铰接：螺栓松动或销轴磨损时更换方便，维护成本低。  

    刚接：焊缝开裂或螺栓断裂时修复困难，维护成本高。

 四、设计灵活性与容错性

1. 内力重分布  

    铰接：允许构件在极限状态下发生转动，内力可重新分布，避免局部破坏。  

    刚接：节点刚度大，内力集中，易导致局部应力超限。

2. 容错性  

    铰接：对施工误差的容忍度高，连接板安装偏差可通过螺栓调节。  

    刚接：对焊接变形和螺栓预紧力偏差敏感，需严格控制施工质量。

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