钢结构(柱脚)刚接与铰接的区别

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：

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。
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。

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。
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:
刚接能传递弯矩合剪力,铰接则只能传递剪力。
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。
下面是一点个人看法！！
对于柱脚受力分为：

(a)铰接柱脚

(b)刚接柱脚
钢结构柱脚均为刚接，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。
对于铰接柱脚， 只存在轴向力N和水平力
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，
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。

铰接是指连接的两杆件可以有相对的转角，可以自由的转动。而刚接是指连接的两杆件不能有相对的转角，即它们的角位移是相等的。在实际的工程中，很多都不是严格意义上的铰接和刚接，就比如说钢结构厂房柱脚的铰接，通常的做法是两个螺栓或四个螺栓，虽然我们计算的时候按完全铰接（即认为弯矩等于零）来处理，但其实它还是承担一部分弯矩的。
实际上，绝大部分的连接都是半刚性连接，也就是界于铰接和刚性连接之间得连接，在弯矩作用下，连接各杆件之间有相对转角。转角的大小由弯矩的大小以及连接节点的转动刚度决定。在弹性阶段转角与弯矩呈线性关系，当弯矩达到超过某一值时两者呈非线性关系。转角和弯矩的曲线关系可以由连接节点的类型，各构造细部尺寸、材料特性等因素确定。半刚性连接、刚接和铰接是根据弯矩转角曲线人为划分的。
刚性连接的做法有：栓焊、全焊和上下翼缘T形短钢连接；

铰接连接有：梁腹板与柱用角钢或端板连接；

半刚性连接有：螺栓端板连接，上下翼缘角钢连接。

除了节点的形式，连接的刚性与节点的构造很有关系。例如门式刚架中常用的螺栓端板连接，螺栓端板连接可作为刚性连接，但连接的刚度和螺栓级别、螺栓个数、螺栓预紧力大小、端板是否外伸、端板厚度、柱上有无加劲肋等因素有关。

有一种不太确切的说法，螺栓在柱截面内铰接，在柱截面外刚接，刚接的柱脚构造要有足够的刚度。
刚接与铰接的区别在于是否可以传递弯矩。如果柱底传递弯矩的能力小于柱子本身，为半刚半角。因此，小断面柱下采用平板支座，可以按照刚接考虑，大断面柱子就要按铰接考虑。
方管柱，四个方向都只有一个锚栓，且没有加劲板，是铰接；有8个锚栓的且有加劲板的就是刚接H形柱，在柱内有两个或4个锚栓，柱外没有的，是铰接；锚栓在柱外且有加劲板基本上就是刚接。
柱脚是刚接还是铰接，就根据螺栓在柱截面内还是截面外判断，详见《门规》7.2.17，不再赘述。荷载较小，对横向变形要求不高时，宜采用铰接柱脚，反之（如有吊车时）采用刚接柱脚。
柱脚刚接，要有足够的刚度承受上部结构带来的弯矩个人认为，一般的做成交铰接比较好，实际上做的铰接还是有很大的刚度，能承受一点弯矩，应该是更安全的。
若要做成刚接必须：柱脚与柱一定是带加劲肋钢板焊接的并计算满足，螺栓按刚接计算满足，二次浇筑混凝土结合紧密，抗剪计算与措施满足。若做成铰接没上述要求（抗剪计算与措施要满足）。但实际上也会传递小部分弯矩，一般认为达不到刚接弯矩的25%的视为铰接。

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