半刚性连接的一些概念
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
刚性连接与铰性连接
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）、半刚性连接合刚性连接。
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：（1）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。
（2）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。
1.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。
钢结构的“刚接”和“铰接”
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。
怎么区分刚接和铰接
如何区分钢结构中的铰接和刚接钢结构中,梁与柱的连接通常采取3种形式，柔性连接（也称铰接）半刚性连接和刚性连接。
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,刚性连接应不会发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出5%。
半刚性连接则介于二者之间。
梁柱的半刚性连接可以采取在梁端焊上端板，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：1.端板连接端板连接节点中力的传送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安插。
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送剪力。
2.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，不只竖肢变形，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，接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，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规范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呈现。
1.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接受重力荷载时，主梁和柱之间只传送垂直剪力，不传递弯矩。
一种半刚性连接节点的低周疲劳性能分析3篇
一种半刚性连接节点的低周疲劳性能分析3篇一种半刚性连接节点的低周疲劳性能分析1一种半刚性连接节点的低周疲劳性能分析随着现代工程设计中越来越高的要求和加速的工业化进程，半刚性连接节点（Semi-rigid Connection，SRC）成为结构设计中常用的一种连接方式。
在理论计算和试验研究中，尤其是在低周疲劳力学分析中，SRC受到了广泛的关注，并被证明在高应力水平下存在着明显的疲劳弱点。
本文将对SRC的低周疲劳性能进行分析。
首先，我们需要知道什么是SRC。
SRC是一种介于刚性连接和弹性连接之间的连接方式。
SRC对轴向力、弯曲力和剪力都有一定的刚度，但它们的刚度又不如刚性连接。
在实际工程中，SRC应用广泛，因为它能够满足一些特殊的工程设计要求。
在SRC的低周疲劳性能分析中，我们需要关注以下几个因素：1. 材料特性不同的材料其疲劳性能有所不同。
在SRC的设计中，材料的选择和材料特性的评估是非常重要的步骤。
对于低周疲劳性能分析，更需要考虑材料的低周疲劳寿命、初始损伤及其对材料性能的影响等方面。
2. 结构特性SRC结构的特性直接影响着其在低周疲劳性能分析中的表现。
例如，SRC的连接方式、连接件的尺寸设计、连接件之间的间距等都会影响到低周疲劳性能分析的结果。
3. 外部载荷特性外部载荷特性也是影响SRC低周疲劳性能的一个关键因素。
在低周疲劳性能分析中，需要考虑外部载荷的幅值、频率、载荷历程等方面的影响。
当我们了解了以上几个因素后，就可以对SRC的低周疲劳性能进行分析。
在分析中需要考虑到SRC在疲劳循环中的受力情况和位移情况。
在SRC的疲劳循环中，由于应力的变化导致应变的累积，因此对于不同的材料，其疲劳寿命不同。
此外，SRC的受力情况也与其连接方式的不同有关，因此，在分析时需要考虑到受力情况的不同。
在SRC的疲劳循环中，位移也是非常重要的一种因素。
由于SRC的刚度比较小，因此，在位移方面的疲劳性能也要被考虑到。
半刚性连接刚框架力学模型分析
半刚性连接刚框架力学模型分析摘要：众所周知，节点的刚度影响着钢框架的结构性能。
要准确的确定节点的刚度值需要对节点采用复杂的数值模拟方法(如有限元)。
本文的主要目的是提出一个力学模型以分析节点刚度对框架性质的影响。
力学模型是基于用三个弹簧和一个不产生变形的节点模拟来描述相关节点和单元之间的平动位移和转动位移。
由此模型可以得到梁构件的刚度矩阵和受弯时的荷载向量。
本文举例说明了这种方法的简洁性和实用性。
关键词：刚接；半刚接；连接；计算模型；框架；塑性铰1.引言传统的钢结构分析和设计过程中，框架连接通常简化铰接或者刚接的。
理想的铰接意味着梁柱之间不传递弯矩，理想的刚接意味着连接该节点的构件之间不发生相互转动[1,2]。
但是，这两种情况是实际通常所用的大多数部分传递弯矩的连接的极端形式。
为评估框架的实际性能，有必要考虑连接柔度对框架性能的影响。
连接的柔度取决于紧固件的变形，连接的类型，它们的位置和连接构件的局部变形[7-9]。
连接细部构造涉及结构不同构件间的连接，因此，连接细部构造的任何改变都可能导致连接性质的明显变化[10-12]。
一些研究者如Kishi和Chen[9]收集了现有的实验结果并建立了钢结构连接的数据库，不但能提供给用户实验数据还能给出一些预测性的方程。
但是并不所有的结构工程师都可以接触到这些实验结果，并且当框架分析中连接的细部构造与现有的实验有明显的不同时，通过数据库得到的连接性质并不能正确的反映实际的连接。
De Lima[13]等人利用神经网络的概念来确定梁柱连接节点刚度的初始刚度。
但是这种方法使用范围有限，故作者并没有用实验数据对该方法的正确性加以验证。
Lopez[14]等人分析单层网格时基于数值模拟和实验结果建立了一种模型，该模型考虑了节点的刚度。
Del Savio等人也建立了半刚性连接节点的一种参数化的模型用来分析空腹梁。
梁柱连接实验结果[1,7,8,10_13,16]表明，在所有连接形式中，弯矩—转角关系都是呈非线性的并且随着连接刚度的变化而变化，两者的关系可用以下公式[17,18]表示：θ(1) =kMα由于有大量的参数影响连接的性质，故准确的模拟连接的性质就变得困难起来。
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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:。