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鋼結(jié)構(gòu)中,梁與柱的連接通常采用3種形式,柔性連接(也稱鉸接)、半剛性連接和剛性連接。在工程實(shí)踐中,如何判別一個(gè)節(jié)點(diǎn)屬于剛性、半剛性或鉸接連接主要是看其轉(zhuǎn)動(dòng)剛度 ,剛性連接應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生明顯的連接夾角變形,即連接夾角變形對(duì)結(jié)構(gòu)抗力的減低應(yīng)不超過(guò)5%。半剛性連接則介于二者之間。梁柱的半剛性連接可以采用在梁端焊上端板,用高強(qiáng)螺栓連接,或是用連于翼緣的上、下角鋼和高強(qiáng)螺栓。其設(shè)計(jì)要求如下:
(1)端板連接 在端板連接節(jié)點(diǎn)中力的傳遞可將梁端彎矩簡(jiǎn)化為一對(duì)力偶,拉力經(jīng)受受拉翼緣傳遞。受拉螺栓對(duì)受拉翼緣對(duì)稱布置。壓力可以通過(guò)端板或柱翼緣承壓傳遞,壓力區(qū)螺栓可少量設(shè)置,并和受拉螺栓一起傳遞剪力。
(2)上下角鋼連接 用上下角鋼連接的節(jié)點(diǎn)中,受拉一側(cè)的連接角鋼在彎矩作用下,不僅豎肢變形,水平肢也變形。因此,角鋼連接的剛度比端板者稍低。
1.剛性連接這種構(gòu)造假定梁柱連接有足夠的剛性,梁柱間無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),連接能承受彎矩。鉸支連接這種構(gòu)造假定結(jié)構(gòu)承受重力荷載時(shí),主梁和柱之間只傳遞垂直剪力,不傳遞彎矩。這種連接可以不受約束的轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.在鋼結(jié)構(gòu)框架的傳統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中,為簡(jiǎn)化分析設(shè)計(jì)過(guò)程,梁柱連接被認(rèn)作理想的鉸接連接或完全的剛性連接,并且認(rèn)為:
連接對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)約束達(dá)到理想剛接的90%以上,可視為剛接;在外力作用下,柱梁軸線夾角的改變量達(dá)到理想鉸接的80%以上的連接視為鉸接。采用理想鉸接的假定,將意味著梁與柱之間沒(méi)有彎矩的傳遞,就轉(zhuǎn)動(dòng)而論,用鉸連在一起的梁和柱將相互獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)連接性質(zhì)的劃分應(yīng)由下列三項(xiàng)指標(biāo)來(lái)表征:抗彎剛度,轉(zhuǎn)動(dòng)剛度,延性(轉(zhuǎn)動(dòng)能力)。
抗彎承載力是連接強(qiáng)度的主要項(xiàng)目,此外還有抗剪強(qiáng)度。剛性連接從理論上來(lái)說(shuō),承受彎矩和剪力的能力應(yīng)該不低于梁的承載能力,亦即不低于梁的塑性鉸彎矩和腹板全塑性剪力。地震區(qū)的框架應(yīng)該要求更高,體現(xiàn)“強(qiáng)連接-弱構(gòu)件”的原則。
對(duì)于柔性連接則只要求其抗剪能力。半剛性連接介于剛性和柔性連接之間,必須具有一定的抗彎能力。
連接的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度由彎矩-轉(zhuǎn)角曲線的斜率來(lái)體現(xiàn),它不是常量,轉(zhuǎn)動(dòng)剛度對(duì)框架變形和承載力都有影響。 對(duì)變形的影響需要結(jié)合正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行分析。為此,應(yīng)考察連接的初始剛度或標(biāo)準(zhǔn)荷載作用下的割線剛度。 剛性連接的剛度,理論上需要達(dá)到無(wú)限大,但實(shí)際上只要達(dá)到一定的限值就可以看作是剛性連接,問(wèn)題在于如何從數(shù)量上做出界定。轉(zhuǎn)動(dòng)能力屬于延性指標(biāo),塑性設(shè)計(jì)的框架要求塑性鉸部位有一定轉(zhuǎn)動(dòng)能力,以便后續(xù)的內(nèi)力重分布能夠出現(xiàn)。
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