钢结构柱脚的连接设计计算（梁柱铰接的构造原理）

螺栓群其实是可以承受扭矩的，那么问题来了，仅腹板螺栓连接为什么可以按铰接计算？螺栓群计算时是否需要考虑弯矩影响？

钢梁一般为受弯构件，在荷载不变的情况下，影响弯矩分布的重要因素是线刚度（EI/L）。

铰接构造对线刚度的影响有两点：

• 削弱节点区截面，使得节点区惯性矩降低。
• 节点区有一定的长度。
• 从全截面的应力状态到螺栓群处的截面应力状态，有一个过渡区，这里把这个过渡区理解为节点区。

综上，构件可以分为节点区和非节点区，并等价为一个分段梁进行模拟分析。

钢梁跨度5米，截面为H500x200x10x16（），线荷载为40kN/m。

• 两端固定弯矩分布

两端固定弯矩分布

• 两端铰接构造弯矩分布

节点区惯性矩（按4M20计算）：

节点区长度（假定等于截面高度）：

按分段梁计算。

分段梁弯矩分布

此时，弯矩图已经接近理想铰接的弯矩图了，弯矩图中零弯矩点的位置大致位于节点区的中点。

可以理解为，梁柱铰接构造是铰接点位于节点区中点的理想铰接模型，此时跨中弯矩为：，与分段梁计算结果一致。

铰接构造是从梁受弯的角度来讲的，由此产生的误差，相对于梁的最大弯矩可以忽略。至于螺栓群的设计，由于螺栓群的抗扭能力差，扭矩对螺栓的受力影响不可忽略。按铰接设计时，计算结果只有剪力，没有扭矩，建议人为考虑一定的偏心扭矩或留有一定裕度。

实际项目中，由于抗剪一般不起控制作用，单列螺栓一般能满足要求。

刚度是影响结构受力的重要因素，梁柱铰接构造，实际上是通过刚度削弱来近似铰接。

算例中分段梁是假定节点区端部转动为0来模拟的，实际上端部会有一定转动，弯矩分布会更接近于铰接。