半刚性连接的一些概念

半刚性连接的一些概念

由于钢结构的特殊性,在处理有些铰接节点时,如果单纯按照铰接,则整个体系可能会是几何可变体系,但是按照刚接处理,又由于节点复杂在一些具体工程中很难做到.在GB 50017中提出了半刚接的可行性,但是并没给出范例.下面讲一些关于半刚接的相关概念.

以往我们对于节点模型的定义有两种：铰接和刚接。不能承受和传递弯矩作用的为铰接，能够承受和传递弯矩作用的是刚接。实际上这是为了便于就算分析,是对节点的理想化，在工程实际不可能存在理想的铰接和刚接节点。后来又提出了弹簧支座的概念，弹簧支座是介于铰接和刚接之间的一种过渡节点模型，但是它也是建立在弯矩与转角位移成线性关系假定基础上的，与工程实际贴近了一大步。半刚性节点是最近几年刚刚提出来的一种新的概念，它也是介于刚接和铰接之间的一种节点模型，但不同于弹簧支座，它考虑了弯矩与转角位移之间的非线性关系，目前这种节点模型还正处于研究阶段，工程也已一定的应用。半刚性节点连接目前尚处于研究阶段，需要大量的试验数据和理论分析。一般来说当梁采用端板与柱翼缘通过高强螺栓连接时、或梁的上下翼缘与柱通过角钢或T型钢连接时都属于半刚性连接。

设计和计算半刚性连接需要知道节点的弯矩－转角关系曲线，即节点的转动刚度.欧洲规范EC4规定当节点的转动刚度小于梁的线刚度的0.5倍时，可视为铰接；当节点转动刚度大于梁的线刚度的25倍时，可视为刚接；两者之间为半刚接；我国也有相关的研究成果，不过比较复杂。半刚性节点具有以下优点：

1）因考虑了节点区域的相对变形，可缓解杆件内应力集中；

2）地震荷载作用下，节点部位能量耗散作用可以降低位移反应；

3）灾后结构加固设计较容易处理；

4）半刚性节点引入结构分析，推动对结构设计过程的重视；

5）设计能够更接近结构的真实情况。

看看下面这个代表性的半刚接节点图:

矮端板连接是由一个长度小于梁高的端板焊接到梁腹板上，再用螺栓与柱翼缘连接组成。矮端板连接主要用于将梁端剪力传递到柱上，其性能和双腹板角钢连接很相似.

图为典型的矮端板底角钢连接，这类连接是由板焊接到梁腹板并栓接到柱翼缘，底角钢焊接或栓接到梁翼缘并栓接到柱上。假定底角钢只传递竖向荷载。

这张图描述了几种半刚性连接的弯矩—转角关系曲线。纵轴为完全刚性，横轴为理想的铰接.习惯上，只要连接对节点转动约束达到理想刚接的90%以上,即可视为刚性连接;而把外荷作用下,梁柱轴线间的相对转角达到理想铰接的80%以上的连接视为铰接，其他的都属于半刚性连接。