刚接与铰接:结构连接的两种基本形式
在建筑结构体系中,构件节点的连接方式直接影响整体稳定性,刚接与铰接是两种最基本的连接形式。 什么是刚接? 刚接是指构件之间通过刚性节点连接,能够传递轴力、剪力和弯矩的连接方式。在刚接节点处,相连的构件不会发生相对转动,节点两侧的截面转角保持一致。例如,钢结构中梁柱通过焊接或高强度螺栓刚性固定,混凝土框架中梁端与柱体整体现浇,均属于刚接。这种连接使结构形成整体刚度,能有效抵抗外力产生的变形,常见于高层建筑框架、大跨度桥梁等需要整体稳定性的结构中。 什么是铰接? 铰接则是允许构件在节点处发生相对转动的连接形式,只能传递轴力和剪力,法传递弯矩。铰接节点如同铰链,使构件可以围绕节点自由转动,释放弯曲内力。典型例子包括桁架结构中的螺栓连接节点、简支梁的端部支撑、门窗合页等。铰接适用于以承受轴向力为主的结构,如桁架、屋架等,通过释放弯矩避免构件产生过大内力,同时适应结构在温度变化或荷载作用下的微小位移。刚接与铰接的核心区别在于节点是否允许转动及能否传递弯矩。刚接通过约束转动增强结构刚度,铰接通过释放转动适应变形,二者在建筑结构设计中需根据受力需求合理选用。刚接节点使结构形成刚性整体,铰接节点则通过灵活转动优化内力分布,共同构成结构体系的基础连接方式。
结构工程师在设计中需根据构件受力特点选择连接形式:需要抵抗弯矩和变形时采用刚接,需要释放内力、适应位移时采用铰接。二者的合理应用,是保证结构安全与经济的重要前提。
