铰接 .固结

铰接、固接及锚固

摘要：

本文总结了梁、板中固接、铰接及锚固的理论知识，弯矩调幅、设计时应注意的一些要点。

本文主要总结于：钢结构论坛，文献以及网上别人经验总结。共4页。 注：有些地方总结的不够精确，重在概念和方法。

2011-11-20---12-28

1. 梁：

1.1. 固接，铰接理论分析：

对称结构，中间的那个柱子没有弯矩和弯曲变形，只有轴力，梁与柱节点的支撑作用，不仅与构造有关，也有相对刚度有关；当柱子线刚度2i 201i （1i 为梁线刚度）时，恒梁梁端可以按完全固接计算 ，此时梁端弯矩误差在5%以内，反之1i 202i ，恒梁梁端可以按完

全铰接计算；线刚度20倍是什么概念，假设12ll ，=bb梁柱则意味着122.7hh ；（EI

iL

）, 假设梁为刚性梁，则在水平荷载作用下，节点主要位移是水平位移，可以忽略转角、

1.2. 设计时应注意的要点：

1. 一般施工后，都是半刚接的，所以一开始，satwe 分析时，按照三维有限元，根据刚度算出弯矩，剪力等，不管你是点铰接还是不点，受力时弯矩时实际存在的。假设存在弯矩，则需要你去配钢筋抵抗，使得不开裂或者裂缝很小，若弯矩存在，你又点铰接，则是人为的释放弯矩，是以开裂为代价的。

2. 如果变形引起开裂，则形成“转动铰”或“塑性铰”，SATWE 程序里是选的“铰”是转动铰而不是塑性铰，是靠构造配筋来保证形成塑性铰。

3. 有较大裂缝，就是铰（至少有铰的趋势），于是弯矩变得较小或为0。只要裂缝不是很大，就不是铰，则受力时弯矩就存在，由于实际中不允许裂缝很大，则实际梁模型中梁端弯矩时肯定存在的，所以不管pkpm 建模是点铰接还是固接，实际工程中梁端都有弯矩，都要配钢筋，因为实际工程不允许出现裂缝，刚刚开始分配力时，节点的弯矩是实际存在的。

4. 要想是固接，首先柱梁线刚度要满足要求，也就是柱子能够约束梁，其次是钢筋锚固长度的大小（构造上）！二者缺一不可，并且截面影响最大，否则当刚度比不满足时，不管锚固长度多长，固接程度都不高。实际工程中，有的节点不是完全刚接，但构造上都是按完全刚接构造的，此时节点弯矩用手算公式算，肯定是不准确的，但satwe 算出的结果，都是准确的，用弯矩调幅，可以人为的改变力，但是梁端钢筋与梁底钢筋总量必须不小于一个固定的值，假设是均布荷载，弯

矩之和要2

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5. 弯矩调幅，可以使梁端弯矩变小，更容易施工，但调幅仅针对重力荷载作用效应（国外规范有针对水平力调幅的规定，弯矩调幅虽然是由于塑性内力重分布，但是还有一个附加的不可忽视的作用是减缓顶部钢筋拥挤情况、将顶部钢筋通过调幅移至底部，这样便于混凝土的浇筑，调幅的本质是充分的利用材料性能，尊重了结构的实际受力过程。

《高规》规定，现浇框架结构BEK=0.8-0.9，应此现浇结构不能小于0.8。程序只对梁端负弯矩调幅，遇梁端正弯矩时不调，因此当梁跨由多于两个梁单位元组成时，若程序对其跨中弯矩未作调幅处理时，应人工处理。若程序不能识别悬臂梁时，应人工指定，或对经调幅后的悬臂梁负弯矩人工修正。框支层和作为上部结构嵌固端的±0.000层框架梁不能调幅。

6. 底框：底框中设置的托墙梁一般设计成两端固结，如果约束不够还有加腋的做法，以减小跨中弯矩，优化梁的受力状态，防止梁上墙体开裂。在PKPM 中，需要在上面说过的“特殊构件补充定义”中将托墙梁定义为“转换梁”，如此才会考虑托墙梁的特殊受力和构造要求。

7. 所有节点都能按刚接最好，或者采取措施能够刚接，点铰接一般都是不得已而为之。一般边跨框架梁柱节点，连梁与剪力墙节点，剪力

墙平面外梁与墙柱节点刚度比满足固接，即一般按固结考虑，假设存在施工困难或者超筋等难处理问题，假设是框架梁柱节点，则点铰。 pkpm 受力分析时，在不人为的修改时，不管是梁柱节点，梁梁节点，还是梁墙节点，程序都是按固接，除了次梁外（按次梁建模时，程序自动判定为铰接），然后通过三维空间有限元计算方法，算出连续梁的弯矩。

8. 人为把节点改成铰接的情况：1. 实际模型并不是铰接，比如梁宽很大，也就是刚度比不满足条件，或者框架梁直接支撑在很薄的剪力墙上，并且没有设构造端柱时；2. 不好锚固，施工困难时；3. 梁端超筋时，或者抗扭超筋（但尽量少用，不得已而为之），比如梁梁节点，但框架梁一端刚接一端铰接的部位尽量少些。

铰接梁定义的太多，导致内力的重分布，刚度变小，内力计算不合理；并且楼层抗侧刚度减小越厉害，为了控制位移，也许竖向抗侧构件会加大很多的，而实际中，点铰后刚度是实际存在的，设计于是变得浪费。

9.梁墙尽量按刚接（一般是设了构造端柱，满足刚接的基本条件），但往往超筋超限，如果超筋超限, 在地震组合下将该梁定义为连梁进行刚度折减。在风荷载组合下按刚接框架梁进行强度和裂缝的验算. 锚固长度平直段都要满足0.4Lae 或0.4La 10.对梁梁交接的铰点，点铰梁端支座可以按混凝土规范的弱约束节点构造，但对梁墙、梁柱交接点，梁端上部钢筋应予以加强，对于比较重要的部位，应以不大

于2%的配筋率满配。

2. 板：

边跨板一般按铰接，再在板端加一些构造配筋，点了铰接，端部裂缝最多会大了点，但不会有安全问题。假设边跨板是支撑在墙上的，或者主梁刚度很大很大，则可以按固接计算，因剪力墙和刚度大的主梁其抗扭刚度大。

对裂缝要求严格，有防水要求的房间，铰接端要多配点钢筋；但对于板本身而言，固、

铰均可，反正弯矩不会丢，要么在上，要么在下，相应配足钢筋即可；点铰是因为如果边跨按固端计算配筋的话，那么板固端的负弯矩就会很大，到梁上就成了梁的扭矩（边梁只一边有板，板给它的扭矩没法平衡），对梁不利，梁如果要满足抗扭，则很不经济，梁的抗扭刚度远小于其抗弯刚度。

程序一般没有考虑这种不利影响，也就是没有楼板对主梁的不利作用，偏于不安全；点了铰，连续板的第二支座负筋很大，并且次梁传给梁的扭矩，也会反过来增加梁侧板的弯矩，容易使得板开裂。

3. 锚固

1. 0.4LAE+15D，如果是框架梁，底部钢筋在端支座的平直段锚固长度不满足0.4LaE 或0.4La 的情况就不会发生，因为遇到这种情形时设计

会调整柱截面, 另外满足轴压比限值的柱，肯定满足梁支座锚固条件。 假设混凝土等级C30，钢筋3级钢，假设la=40d，则0.4*40d=16d，用20的钢筋，直锚360mm 的样子；15d ，假设钢筋20，弯锚也就300mm 的样子；对于0.4LAE+15D，因为钢筋布置的最基本原则, 能通则通,15d 弯折是不能满足LaE 的情况下必需的。0.4LaE 是不能满足LaE 的情况下, 但平直端加上15d 又大于LaE, 因此平直端最低需要0.4LaE 且要大于0.5hc+5d。有时支座小于0.4LaE, 许多人都要把15d 加长来满足LaE 是不对的,15d 是一个固定数据, 没必要加长, 要加只有在支座处加筋。连梁属于剪力墙的一部分，是抗震的第一道防线，其锚固不能按照非框架梁；

2. 非框架梁的底部钢筋在支座的平直段长度为12d 、15d （铰接）是设计依据该处的剪力设计值与截面抗剪能力参数之间的关系决定的，一般不需要弯折，均能得到保证，现行规范只要求12d 或15d ，没要求250mm 。

假设钢筋直径为20mm ，则12d=260mm，假设框架主梁宽度250mm ，扣除保护层25mm ，则不够260mm ，必须弯锚；用18mm 钢筋，18*12+25=241mm； 有时候，框架主梁宽200mm ，只直锚更难满足。 尽量直锚，可以减小钢筋直径，满足直锚，不行，则弯锚；若梁内钢筋配筋很多，不方便锚固，可以采取以下几个措施：1、主梁加宽，有利于次梁钢筋的锚固。2. 次梁配筋很多时，可以增加次梁的根数。

3. 一般而言，以墙或梁为支座的节点连接可看成铰接，一般的设计计算手册，多跨连续梁的两个端支座都是铰接，所以可按铰接处理，下部钢筋深到墙或梁的它侧－c 后少许上弯，上部钢筋深到墙或梁的它侧－c 后少许下弯。这里的少许，如果这梁或此梁截面在350mm 及其以下，就弯到底或顶；如果这梁或此梁截面在500mm 及其以上，上弯或下弯段长度可取350mm 。

4. 框梁上的都是至少要伸进去0.4LAE 或0.4la 才行。非框架量就是15D 或者12D 了（铰接）。梁上柱的就是伸进去0.5LAE 了；梁钢筋在端支座处弯锚就行了，正常的中间支座，够LAE 了就直锚。

5. 剪力墙作为框架梁支座，梁纵筋的直锚段长度不满足0.4LaE （钢筋20mm ，考虑抗震时，350mm 左右）：这是设计的瑕疵，可以在有框架梁的地方布置框架柱或者叫构造端柱。一般有框架梁的地方时重要的地方，应尽量固接设计，所以从概念上要加柱子，节点设计成固接，梁可以分担一部分弯矩，其它梁的弯矩也就少了一点，结构也更安全。

6. 以框架梁作为支座的框架梁节点构造：在实际施工中，当主框架梁的梁宽－50mm 后尚≥次框架梁纵向钢筋的0.4laE ，先0.4laE 直锚，再向下弯锚；当主框架梁的梁宽－50mm 后＜次框架梁纵向钢筋的0.4laE ，就将框架梁纵向钢筋（面筋和底筋）伸至梁外侧再水平拐90

度，且用laE 总锚固长度来进行控制。

7. 一般剪力墙中无论是连梁，还是由于跨高比大，以框架梁设计的连梁，都满足固接设计的基本条件，因沿跨度方向剪力墙的刚度很大，所以都应尽量按固接设计；但是由于固接，梁在此处的负弯矩很大，往往超筋，可以点铰，但规范是不推荐铰接的，在进行剪力墙结构和框剪结构设计时应注意，此时与之相连的剪力墙要适当的加强，加强是一种当连梁失效后的安全储备，。当连梁出现了塑性铰后，连梁传给剪力墙的弯矩就不在增加了； 滞回环（能量实质是滞回环的面积）。从滞回环里面我们可以看到很多东西。就比如受弯破坏的滞回环饱满，而剪切破坏的滞回环相对要缩一些，也就是说面积要小，这也可以在一个角度看出为什么要选择受弯破坏而不是受剪破坏。当构件已经屈服，这个时候耗散的能量就等于 屈服时的力乘以位移，如果位移越大，则耗散能力越多，这也能从一个角度（不是就这么一个解释，位移太大，非结构构件如填充墙等会破坏）看出延性设计的重要性。

连梁出现塑性铰后，结构整体刚度下降，地震作用减小了。也就是说，出现塑性铰前后结构刚度和受力是不同的（小震和大震的不同）。