剪力作用下的普通螺栓連接節(jié)點(diǎn)可能發(fā)生哪些破壞形式？分析破壞原因？

【專(zhuān)家解說(shuō)】：剛性連接與鉸性連接 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(chēng)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(chēng)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。 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)。 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). 能抵抗彎矩作用的柱腳稱(chēng)為剛接柱腳，相反不能抵抗彎矩作用的柱腳稱(chēng)為鉸接柱腳，剛接與鉸接的區(qū)別在于是否能傳遞彎矩，從實(shí)際上看，如果錨栓在翼緣的外側(cè)，就是剛接，而且一般不少于四個(gè)，如果在翼緣內(nèi)側(cè)，就是鉸接，一般為兩個(gè)或四個(gè)。 這兩種柱腳很明顯的區(qū)別就是對(duì)側(cè)移控制，如果結(jié)構(gòu)對(duì)側(cè)移控制較嚴(yán)，則采用剛接柱腳，例如有吊車(chē)荷載的情況，吊車(chē)荷載是動(dòng)力荷載，對(duì)側(cè)移比較敏感，而且側(cè)移過(guò)大會(huì)造成吊車(chē)卡軌現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)把柱腳設(shè)計(jì)成剛接柱腳。 *“如果是鉸接柱腳需要加設(shè)抗剪鍵，地腳螺栓不能承受剪力的”本人的這句話說(shuō)得有點(diǎn)不嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)該說(shuō)“如果是鉸接柱腳一般需要加設(shè)抗剪鍵”。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)鉸接柱腳的柱腳軸力比較小，底板和基礎(chǔ)砼表現(xiàn)的摩擦力很少能滿足要求，所以多數(shù)柱腳都需要設(shè)置抗剪鍵 剛接與鉸接的 區(qū)別: 1.剛接能傳遞彎矩合剪力,鉸接則只能傳遞剪力. 2.二者在構(gòu)造上也有區(qū)別:剛接如為H型鋼則其上下翼緣和腹板均需有連接構(gòu)造;鉸接如為H型鋼則只需腹板有連接構(gòu)造即可. *一點(diǎn)看法！！ 對(duì)于柱腳受力分為： (a) 鉸接柱腳 (b) 剛接柱腳 砼結(jié)構(gòu)柱腳均為剛接，即同時(shí)存在軸向力N、水平剪力V和彎矩M，故基礎(chǔ)尺寸較大。 輕鋼結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的柱腳型式有剛接和鉸接兩種，其受力是不同的， 1、對(duì)于鉸接柱腳， 只存在軸向力N和水平力 2、對(duì)于剛接柱腳，除存在軸向力N和水平力V之外，還存在一定的彎矩M， 3、剛接柱腳的基礎(chǔ)大于鉸接柱腳。 另外請(qǐng)注意： 對(duì)于剛接柱腳的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)： 1、當(dāng)用于工業(yè)廠房且有橋式吊車(chē)時(shí)，宜將柱腳設(shè)計(jì)為 剛性。 2、剛性柱腳應(yīng)注意以下問(wèn)題： 基礎(chǔ)施工單位應(yīng)有一定的技術(shù)水平 應(yīng)設(shè)置抗剪件 * 關(guān)于剛接.鉸接的問(wèn)題, 理論上說(shuō),剛接鉸接是指節(jié)點(diǎn)是否能轉(zhuǎn)動(dòng),完全剛接指完全不轉(zhuǎn)動(dòng),鉸接是可自由轉(zhuǎn)動(dòng).完全 剛接就是說(shuō)此節(jié)點(diǎn)不但能承擔(dān)剪力 軸力 彎矩外,節(jié)點(diǎn)還具有足夠剛度. 使節(jié)點(diǎn)在彎矩作用下變形很小. 理論上說(shuō),沒(méi)有完全的剛接,只要有作用就有變形,在實(shí)際工程中,達(dá)到一定的剛度后,我們?cè)诠こ讨芯驼J(rèn)為是剛接了,如果雖然能承擔(dān)彎矩,但變形較大,我們認(rèn)為是半剛接,是彈性固定.鉸接好理解,可自由轉(zhuǎn)動(dòng),就是不能承擔(dān)彎矩,那么就只能抗剪力和軸力了.具體到一個(gè)構(gòu)件,如工字型構(gòu)件,翼緣主要受彎,腹板主要受剪.由于此處討論的一些同志沒(méi)有學(xué)過(guò)力學(xué),我就淺顯的講一下,對(duì)于彎矩,離形心軸越遠(yuǎn)的地方,彎矩貢獻(xiàn)越大,所以翼緣離形心最遠(yuǎn)彎矩貢獻(xiàn)大.剪應(yīng)力在形心處最大,所以腹板主要受剪.一般地講,具體到節(jié)點(diǎn),如端板連接,凡在翼緣外布置有螺栓的,端板厚度滿足要求的,就為剛接.鉸接節(jié)點(diǎn)螺栓布置在靠近形心軸處.