刚架结构中半刚性连接的特点及发展状况
浅析半刚性连接对钢框架稳定性的影响
浅析半刚性连接对钢框架稳定性的影响摘要：简要介绍几种典型半刚性连接方式，给出相应的弯矩—转角曲线，分析半刚性连接的受力和变形特性，总结半刚性连接对钢框架稳定性的影响因素。
关键词：半刚性连接、弯矩—转角、稳定、刚度在现行钢结构的分析和设计中，为了简化计算，通常将钢框架梁柱节点简化为理想铰接或完全刚接。
事实上，钢框架梁柱之间的连接既非完全刚性，也非理想铰接，在荷载作用下连接通常表现出一定的柔性，因此连接就本质而言应属于半刚性。
考虑设计的简单和便捷，如果荷载作用下，连接的变形可以忽略时，则把连接简化为完全刚接，不会对框架的真实受力和变形带来较大的误差；同理，当连接的抗弯能力可以忽略，采用理想铰接模型则比较合理。
但当连接的刚度处于完全刚接和理想铰接之间时，就应采用能够明确计入连接柔性影响的更为实际的分析方法[1]。
连接的半刚性不仅改变钢框架梁-柱之间的弯矩分布，而且还会增加结构的水平位移，对结构的总体强度和稳定性造成较大的影响，因此对半刚性连接的特性需做深入的研究，以便在钢框架设计中按照实际的半刚性连接来考虑。
1 半刚性连接类型见下图[2]（1）顶底角钢连接(2)双腹板顶底角钢连接(3)双/单腹板角钢连接(4)短T型钢连接(5)外伸端板连接(6)平齐端板连接矮端板连接图一半刚性连接类型2 半刚性连接的受力性能及特性2.1 半刚性连接的受力性能以单跨梁作为分析对象分析半刚性链接的受力性能。
在均布荷载q的作用下，梁两端的连接分别是刚接、铰接和半刚性连接，梁的跨度为L。
按照结构力学的方法，刚接时梁端弯矩为qL2/12，跨中弯矩为qL2/24，跨中最大挠度为qL4/384EI；铰接时梁两端弯矩为0，跨中弯矩为qL2/8，跨中最大挠度为5qL4/384EI；半刚性连接时，梁两端弯矩为0＜M端＜qL2/12，跨中弯矩为qL2/24＜M中＜qL2/8，最大挠度为qL4/384EI＜fmax＜5qL4/384EI；也就是梁端弯矩、跨中弯矩及最大挠度的大小取决于半刚性连接的刚度。
半刚性连接钢框架稳定性分析
半刚性连接钢框架稳定性分析【摘要】伴随越来越多的高层建筑开始兴建，半刚性钢框架结构被广泛应用，针对该结构的分析研究也取得了一定的成果，实践研究证明半刚性连接的钢结构抗震性能相对较好，非常适合在工程建设中推广。
本文首先对半刚性连接做综合阐述，接着分析半刚性连接钢框架结构的内力，最后论证分析半刚性连接钢框架结构的稳定性，力争从合理设计角度与结构应用状态相融合方面提出一些策略建议，以期为相关领域的研究提供有价值的参考。
【关键词】半刚性连接；钢框架；稳定性引言随着建筑事业的不断发展，钢结构框架被广泛应用，钢框架结构强度较高，韧性很好，且重量也轻，其中连接梁、柱节点的连接主要类型为铰接、刚接，一般来看，连接转动接近理想刚接80%即视为刚接，当梁柱轴线夹角受力接近理想铰接90%即视为铰接，当然在实际操作中，绝大部分的连接节点基本在刚接与铰接之间，这就是我们研究的半刚性连接。
半刚性连接集合了理想刚接与理想铰接的特点，半刚性连接钢框架结构的稳定性会更高一些。
1994年美国加州出现大地震，次年日本阪神出现大地震，当时数千栋大楼倒塌，经过调查发现，采用焊接节点的建筑受损程度很重，梁柱螺栓连接的半刚性框架结构的建筑受损较轻，可见半刚性连接的钢框架结构动力荷载性能是强大的。
一、半刚性连接概述上个世纪30年代，建筑领域对半刚性连接钢框架进行的研究探索，40年后，随着高强螺栓的普及应用，半刚性连接被广泛接受。
目前西方一些发达国家允许设计单位考虑连接特性，即对刚接、铰接、半刚性连接做以选择，我国对梁柱节点的连接研究相对较晚，近年来对于半刚性连接认可度较高，使用程度也逐渐加深。
理想刚接与理想铰接二者之间的半刚性连接是目前钢框架结构应用的主要连接方式，半刚性的连接综合了刚接与铰接的特点，受外力作用表现韧性更好，有效承受一定的弯矩，相应出现转角，半刚性连接钢框架结构不能被简单理解为理想刚接或理想铰接，它是通过高强螺栓将梁与柱连接在一起，目前建筑中常见的连接类型主要有顶底角钢连接、外伸端板连接、短T型钢连接、双腹板角钢连接等。
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:。
钢框架梁柱弱轴半刚性连接性能研究
钢框架梁柱弱轴半刚性连接性能研究钢框架梁柱弱轴半刚性连接性能研究摘要：随着建筑结构的不断发展，钢结构在建筑领域中扮演着越来越重要的角色。
在钢结构中，连接是起到关键作用的构件之一，而连接的性能直接影响到整个结构的安全稳定性。
本文旨在对钢框架梁柱弱轴半刚性连接的性能进行研究，通过探讨连接构件的设计、材料选择和施工质量等方面，提高连接的性能。
1. 引言钢结构连接是将独立的构件以一定方式连接在一起，形成一个稳定的整体结构。
而在大多数钢结构中，连接处是最脆弱的部分，容易出现断裂和屈服等破坏。
因此，钢结构连接的性能研究至关重要。
2. 弱轴半刚性连接概述弱轴半刚性连接是一种常用的连接方式，在大跨度钢框架结构中得到广泛应用。
该连接方式的特点是在弯矩作用下，连接构件表现出较高的刚度，而在剪力作用下，连接构件则表现出较低的刚度。
3. 连接构件的设计连接构件的设计是保证连接性能的关键。
首先，选择适当的连接形式，如焊接、螺栓连接等。
其次，连接构件的截面尺寸和材料强度要能满足设计要求，并通过合理的弯曲刚度和扭转刚度来提高连接的变形能力。
4. 材料选择连接构件的材料选择直接影响连接的性能和稳定性。
材料的强度、韧性和抗疲劳性是衡量连接材料性能的重要指标。
同时，应考虑材料的可焊接性和耐蚀性等指标，在选择时综合考虑。
5. 施工质量控制连接在施工过程中需要严格控制施工质量，以确保连接的性能。
焊缝的质量是连接性能关键因素之一，应符合相关焊接规范和标准要求。
螺栓连接中，应严格控制螺栓的拧紧力矩，以确保连接构件间的紧固程度。
6. 弱轴半刚性连接的性能研究方法弱轴半刚性连接的性能研究可以通过理论计算和试验验证相结合的方式进行。
理论计算可以根据连接的力学模型，预测连接的耗能能力和变形能力。
试验验证可以通过更真实地模拟实际工况，验证连接的性能。
7. 结论钢框架梁柱弱轴半刚性连接作为一种常用的连接方式，对结构的安全性和稳定性至关重要。
本文通过对连接构件的设计、材料选择和施工质量控制等方面的研究，旨在提高连接的性能和稳定性。
钢框架半刚性连接与分析论文
钢框架半刚性连接研究与分析【摘要】在钢结构设计与分析中，都将框架的梁柱连接节点设计成理想的铰接和刚接。
一般来说，连接对转动的约束达到理想刚接的80%时，就被视为刚接；但当梁柱轴线夹角的改变量在外力作用下达到理想铰接的90%时，即可被视为铰接。
然而，在实际工程中，大部分节点都是处于刚接和铰接之间的，即我们所说的半刚性连接。
半刚性连接，将理想刚接和铰接这两者的特点结合起来，在承受一定弯矩的同时，也产生一定的转角。
所以，半刚性连接钢框架具有其自身的特点，不能简单地将其简化为理想刚接或铰接。
【关键词】钢框架半刚性连接研究性能abstract: in the steel structure design and analysis of the frame beam-column connection will be joint design ideal of a hinged and just answer. generally speaking, the connection to the constraints of turning to achieve the ideal just answer 80%, will be seen as just answer; but when the beam axis angle of change under external force to achieve the ideal of hinged 90% when, can be regarded as hinged. however, in the actual engineering, most of the node is the just answer and between hinged, that what we call semi-rigid connection. semi-rigid connection, ideal to just answer and the characteristics of the two hinged combination, under certain bending moment, but also produce a certain corner. so,semi-rigid connection steel frame has the characteristics of its own, and can’t simply call just ideal or hinged.key words: steel frame semi-rigid connection research performance中图分类号：tu323.5 文献标识码：a 文章编号：引言在钢框架设计中,一般假定梁柱连接是完全刚性或完全铰接。
半刚性连接研究
半刚性连接研究【摘要】目前，关于半刚性节点的理论研究落后于工程实践，急待形成设计的理论体系，特别是需要建立弯矩和转角的本构方程用于工程设计。
结合国内其他单位的研究成果，对传统刚接刚架计算弯矩值用乘以弯矩系数的方法进行修正，得到半刚接刚架弯矩值，可应用于工程设计。
分析结果表明，随着刚度比增大，节点约束程度减弱，刚架横梁跨中弯矩增大，梁端弯矩减小，节点半刚性对刚架受力性能有明显影响，在刚架分析和设计中应加以考虑。
本文综合的对半刚性节点的内力分析、半刚接框架柱的稳定分析方法以及半刚性连接框架的变形特点进行了研究。
【关键词】半刚性节点；内力分析；变形特点；稳定性1.半刚性节点研究的意义在工程应用上，半刚性节点对抗震设计是很有利的。
在经济方面，层数不超过10-15层的框架中，依靠梁柱组成的刚架体系来提供对水平力的抵抗是经济的。
不论竖向荷载作用下是否承受弯矩，连接做成半刚性足够。
故对半刚性节点的研究有很高的经济价值。
目前对半刚性节点的研究主要有对节点本身性能的研究和节点对结构的影响两类。
2.半刚性节点试验研究2.1试验概况首先做了试件的静力试验，来确定半刚性连接在静力荷载作用下的破坏形态、M-θ关系、初始刚度、极限承载能力等，以便为后续的周期荷载试验确定或修改构件尺寸、加载模式和数据采集方法等提供依据。
其次采用不同尺寸的构件试验，在构件的梁端按梯次逐渐施加循环反复荷载，通过用荷载和位移控制来测量连接的转角、梁端位移，顶底角钢、腹板角钢、螺栓、梁翼缘、柱翼缘的微应变。
2.2结果分析2.2.1破坏形式在小幅值周期荷载作用下，试件基木上都能保持良好的弹性状态，卸载后基本上没有残余变形，随着荷载幅值的加大或周期数的增多，连接的弹性性质越来越不明显，卸载后基木上不能回到原来的位置，塑性变形增大。
其破坏的模式主要有：螺栓滑移、转角过大以及顶底角钢扭转破坏。
部分试件出现的螺栓滑移现象，则可以通过刚度变化印证。
大部分试件都是由于梁的转角过大达到限值而破坏。
钢框架半刚性连接研究综述
（ １ ） 所有连接所展示的Ｍ一 Ｂ ｒ 特性， 均处在理 想铰接条件（ 水平轴） 和全刚性条件（ 垂直轴） 之
！ 旬。
在极限情况下， 当重力荷载弯矩等于连接极 限弯矩承载力时， 背风向连接将会像铰接连接， 而 迎风向连接又将像一个线弹性连接， 其刚度等于
初始刚度。
（ ２ ） 连接所能传递的最大弯矩（ 此处称为极 限弯矩承载力） ， 在较为柔性的连接中要降低。 （ ３ ） 弯矩相同时， 连接的柔性愈大， Ｂ ｒ 值愈 大。 反之． 对于指定的 Ｂ ｒ 值， 柔性大的连接在相邻 杆之间传递的弯矩就要少些。 （ ４ ） 半刚性连接的Ｍ一 ０ ， 关系在全部实际加
载范围内一般是非线性的。
４ 连接的模拟
４ ． １ 线性模型
如图５ 所示三种简单的线性模型：
（ １ ） 单刚度线性模型
采用初始刚度 Ｒ ｋ ； 来代表全部加载范围的连
接特性。 当弯矩增加超过连接使用极限后， 这种模 型就不再有效。 （ ２ ） 双线模型 能够更好地表达连接特性， 这种模型在某一 转折弯矩处， 用一条更平坦的线来取代弯矩 一转 角线的初斜率。 （ ３ ） 折线模型 用一组直线段来逼近非线性的Ｍ 一９ ， 曲线。
妈
转角Ｏ ｒ
． ｜ 脚
＊ ０ １ ｎ １ ｔ ｝ ：０
人 Ｏ
｛ ， ‘ ’
图 ４ 连接加载 ／ 卸载特性示例
一 线性
双线性
夏 扮
口 匕
试脸
成许多小组， 每一组跨越 Ｍ 的一个小范围。然 后用三次Ｂ 样曲线拟合每组数据， 同时保证交点 处各组数据的一阶和二阶导数是连续的。 该模型优点： 能回避负刚度问题， 并能极好地
Ｒ ｂ 一 切线刚 度 Ｒ ａ －初始刚度
转角Ｏ ｒ
半刚性连接研究
半刚性连接研究【摘要】目前，关于半刚性节点的理论研究落后于工程实践，急待形成设计的理论体系，特别是需要建立弯矩和转角的本构方程用于工程设计。
结合国内其他单位的研究成果，对传统刚接刚架计算弯矩值用乘以弯矩系数的方法进行修正，得到半刚接刚架弯矩值，可应用于工程设计。
分析结果表明，随着刚度比增大，节点约束程度减弱，刚架横梁跨中弯矩增大，梁端弯矩减小，节点半刚性对刚架受力性能有明显影响，在刚架分析和设计中应加以考虑。
本文综合的对半刚性节点的内力分析、半刚接框架柱的稳定分析方法以及半刚性连接框架的变形特点进行了研究。
【关键词】半刚性节点；内力分析；变形特点；稳定性1.半刚性节点研究的意义在工程应用上，半刚性节点对抗震设计是很有利的。
在经济方面，层数不超过10-15层的框架中，依靠梁柱组成的刚架体系来提供对水平力的抵抗是经济的。
不论竖向荷载作用下是否承受弯矩，连接做成半刚性足够。
故对半刚性节点的研究有很高的经济价值。
目前对半刚性节点的研究主要有对节点本身性能的研究和节点对结构的影响两类。
2.半刚性节点试验研究2.1试验概况首先做了试件的静力试验，来确定半刚性连接在静力荷载作用下的破坏形态、M-θ关系、初始刚度、极限承载能力等，以便为后续的周期荷载试验确定或修改构件尺寸、加载模式和数据采集方法等提供依据。
其次采用不同尺寸的构件试验，在构件的梁端按梯次逐渐施加循环反复荷载，通过用荷载和位移控制来测量连接的转角、梁端位移，顶底角钢、腹板角钢、螺栓、梁翼缘、柱翼缘的微应变。
2.2结果分析2.2.1破坏形式在小幅值周期荷载作用下，试件基木上都能保持良好的弹性状态，卸载后基本上没有残余变形，随着荷载幅值的加大或周期数的增多，连接的弹性性质越来越不明显，卸载后基木上不能回到原来的位置，塑性变形增大。
其破坏的模式主要有：螺栓滑移、转角过大以及顶底角钢扭转破坏。
部分试件出现的螺栓滑移现象，则可以通过刚度变化印证。
大部分试件都是由于梁的转角过大达到限值而破坏。