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钢结构半刚性端板连接的设计方法与应用
施刚石永久王元清李少甫陈宏
清华大学土木工程系北京
摘要:针对我国多层钢框架结构中已开始采用半刚性节点而规范尚无相关规定的现状,介绍了半刚性
连接的特性和国外常用半刚性端板连接的设计方法,分析总结了目前半刚性连接的研究和应用中存在的问
题。
关词:半刚性端板连接
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接。则兼有刚接和铰接的长处,可以降低梁跨中弯矩,提高结
概述构的侧向刚度。
传统的钢框架分析设计都假定梁柱连接是完全刚性的半刚性连接承载性能好,构造简单,施工快捷,质量比较
或者是理想铰接的。虽然这些假定使分析设计过程大大简容易得到保证,在实际工程中已经得到广泛应用。目前,常
化,但是,当连接的刚性程度处于完全刚性和理想铰接之间用的半刚性连接的形式主要有:外伸式,齐平式端板连接;腹
的中间状态时,这些假定的有效性就值得怀疑了。而试验表板单角钢,单板连接;腹板双角钢连接;矮端板连接;顶、底角
明,实际工程中运用的全部连接形式所具有的刚度,都处在钢连接;腹板带双角钢的顶、底角钢连接;短型钢连接。
完全刚性和理想铰接这两种极端情况之间⋯。其弯矩一转角一,曲线如图所示。
欧洲规范规定,当节点的初始弹性刚度;不小于下列
规定值时,节点为刚性节点:无支撑结构为,￡,有支撑
结构为/。,其中。,￡。为梁的线刚度系数;当节点初
始刚度Ⅲ≤.钒,￡时,节点为铰接节点;在刚接和铰接静
之间的部分属于半刚性节点。对于半刚性连接,欧洲规范要
求以节点的弯矩一转角设计曲线作为依据,且能够承受设计
的内力。转角
美国的容许应力设计规范, 中列出的一短型钢连接;一端板连接;一顶、底角钢连接;
类型即“半刚性连接”,它假定连接可以传递垂直剪力,也一矮端板连接;一腹板双角钢连接;一腹板单角钢连接
能够传递部分弯矩。,曲线
美国的荷载抗力系数设计规范, 在
,部分约束型包从图可以看出:
括了半刚性连接,要求在分析和设计中必须考虑柔性连接的所有连接表现出来的一,特性。均处在理想铰接
影响。
多高层钢框架的梁柱连接节点采用刚性连接,。
能好,但构造复杂,施工难度大;采用铰接时构造简单,但刚第一作者:施刚男年月出生博士研究生
度和耗能性能差,对结构抗风、抗震不利;而采用半刚性连收稿日期:——
.,., 工业建筑年第卷第期
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条件水平轴和完全刚性条件垂直轴之间。量以及每一行螺栓的位置有关。
弯矩相同时,连接的柔性愈大,值愈大。反之,对于抗弯承载力计算
指定的值,柔性大的连接在相邻杆之间传递的弯矩就要整个连接的抗弯承载力按式计算:
小一些。
连接所能传递的最大弯矩极限弯矩承载力在较为∑,
柔性的连接中要降低。式中,,。
, 为第排螺栓的有效承载力设计值;为受拉区
半刚性连接的肘一关系在全部实际加载范围内一螺栓的排数;为第排螺栓距离节点受压区中心的高度
般是非线性的。假设节点受压区中心位于梁受压翼缘厚度中心。
的承载力设计值为