各類工程（建築工程、橋樑工程、安裝工程等）中的鉸接是如何實現的？

01-05

如題，題主土木本三，力學裡做了各種鉸接，好奇的是工程施工中，如何實現力學簡圖上的鉸接？
鉸接的核心是提供水平和豎向的約束，不能提供轉動約束，課上聽過單層廠房屋架搭放在柱子上實現鉸接，網上看到也可以通過配筋構造實現鉸接。
那麼，工程中還有哪些實現鉸接的方法呢？再比如三鉸拱橋的鉸接是如何實現的呢？安裝工程中又是否有其它的方式？

衍生出來還有一個問題，實際工程中不可能像力學簡圖一樣實現一個理想的鉸接，設計中如何考慮這種差異呢？
求各位大神指點，跪謝！

在橋樑工程中，還真有鉸

專門去學校體育場拍了一張。

實際構造上軸向剛度遠強於彎曲剛度的就可以近似當作鉸接考慮了，即完全忽略其抗彎剛度。對於三鉸拱，就是在跨中和拱腳位置拱肋高度特別小，軸向剛度和截面高度線性相關，彎曲剛度和截面高度三次方關係，這樣就可以理解什麼叫彎曲剛度遠小於軸向剛度了。一般來說工程上這麼簡化對整體結構是偏於安全的，但是是否存在偏危險的可能，我覺得值得研究。最後一個問題是個好問題，可以深入研究下

實際工程設計中的鉸接大多為簡化過來的，直接上圖：

小夥伴們看到這個例子後不要各種吐槽我，僅舉一極端例子供思考：

現澆混凝土結構，柱端為固定支座，柱子截面為300 mm X 300 mm，梁截面為300 mm X 600 mm，柱子高度為4 m，梁跨度為1.6 m，樑上均布線荷載（包括梁自重）為10 kN/m。那麼好了，計算下這根梁的跨中彎矩值。

相信大家用手算一樣可以得到與圖中SAP2000類似的結果，M=3.01 kN·m，而且圖中彎矩值形狀好像一根簡支梁在均布荷載作用下的樣子啊！

好吧，那就證實一下猜測吧，跨度1.6 m的簡支梁在線荷載10 kN/m的跨中彎矩M=ql2/8=3.2 kN·m。

跨中彎矩的數值有沒有差距很小？（3.2-3.01）/3.2=5.9%，也就是說我虛構的框架中梁的受力情況與簡支梁只差了5.9%！

根據文獻1，一般來說，當支座轉動剛度S*小於桿件轉動剛度S很多時，彈性支座可簡化為鉸支座，當S/S*大於20時，其誤差在5%以內。

（本虛構例子中，柱子的轉動剛度/梁的轉動剛度為20左右）

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下面闡述一下我對於樓主提出問題的個人理解，如有不對，請大家幫忙指正！謝謝

對於現澆混凝土結構，在彈性分析中，當被約束構件轉動剛度大於約束構件很多時，可以認為約束構件由於剛度較小而約束作用較弱，被約束構件的端部存在微小轉角，所以此時可以簡化為鉸接！這是從剛度比的概念上來解釋節點的合理簡化問題。

當然，實際工程中，構件間的轉動剛度比很難達到20，大多數支座為彈性支座，具體判別是否可以簡化為鉸接的依據就要看：簡化的誤差有多大？誤差是否在你可接受的範圍內？是否會不利於安全？

（上述剛度比的概念是假定在彈性分析的基礎上的。我國目前混凝土結構設計中的荷載效應S的分析還主要以彈性分析為主，即認為構件未開裂，構件保持原有的剛度；但是，混凝土結構實際受力狀態是混凝土有微小裂縫，鋼筋參與受力，具有塑性內力重分布特性，所以在實際截面配筋設計中會出現很多點鉸的做法，就是利用混凝土塑性內力重分布的特性，人為地為混凝土結構提供一種傳力途徑。即使這樣，本人依舊認為應盡量以彈性分析為基礎判別鉸接的合理性，並且做相應構造以滿足計算假定，不能過於隨意地假定鉸接。）

另外，除了剛度比，還應該注意的就是支座或節點處的具體（構造）做法，例如混凝土結構中鋼筋的錨固長度的要求、鋼結構中節點連接的具體做法等等，構造做法應保證計算假定得以實現。

參考文獻1：《結構力學》（龍馭球、包世華、支秉琛編）

現實中不會有完全意義上的鉸接只是在計算中簡化才這麼用其次有時候為了避免支座負彎矩確實故意設計為鉸接可能採取的辦法有少量的鋼筋外加橡膠墊

鉸接在設計與施工中的實現討論結果共享

我這幾天剛好在研究支座問題。有一種球形支座感覺蠻能滿足題主要求的。不過你的問題是在二維平面內的，這個現實中我們的橋樑是三維的，所以這種球形支座也是可以提供XYZ三個方向的約束的。

1.固定支座

固定支座就是把XY兩個方向都進行了約束，同時球形支座在Z方向都是沒有位移的，所以上部結構是在XYZ三個方向都不能進行平動的。而裡面的球面滑板可以保證結構有一定的轉動。

2.單向活動支座

單向活動支座就是把一個方向的滑移約束了，另一個方向可以自由滑動。看圖，平面圖上支座豎向可以活動，橫向受到約束。

3.雙向滑動支座

XY兩個方向都沒有約束，只有Z方向約束，轉動也不受到約束，相當於結構力學裡面的豎向鉸支座。支座主體結構與梁體同步移動，梁體的受力位置不隨位移而變化，保證了梁體在位移時不會產生附加力矩；支座通過球面傳力，因此作用在支撐墊石混凝土上的反力比較均勻；支座轉動力矩小，支座各向轉動性能一致。

希望對你有幫助~

沒有絕對的鉸接

做工程嘛，該忽略的要忽略

判斷的一個重要依據就是是否傳遞彎矩，在鋼筋混凝土工程中，可將受力主筋交叉布置，即讓鋼筋通過中性軸位置，即可認為鉸結。鋼結構的話比較複雜，除了專門做一會實體鉸，沒有太好的辦法。

建築工程鋼結構幕牆中的鉸接攝於南寧萬象城

肯定不是完全的理想，達到工程的需要就可以了。在一定範圍內能夠實現微小的xy方向上的位移或者轉角就可以認為是活動的支座了。工程上的變形是很小的。比如說橋樑上的支座就是這樣，允許小範圍內的變形即可。

鋼結構中通過只連接腹板而不連接翼緣來實現鉸接

在鋼結構設計和混凝土設計裡面都會講鉸接，半剛接，剛接的概念以及適用條件的，現在你應該學了吧。

題主以為的轉動，是不是以為要像胳膊一樣，可以輪大圈。。。

在計算是點鉸接，只是上部配筋會減少，下部增大，而在實際受力的時候內力重分布來實現，，，不知道在哪兒看了一個大牛文章，混凝土結構很大程度上就是你怎麼配筋，它丫的怎麼受力的。至於裂不裂縫，反正老子不曉得。

個人很粗鄙的看法，歡迎來噴，我也是半桶水，普通混凝土樑柱節點鋼筋被混凝土包裹，混凝土與鋼筋共同承擔梁下部的拉應力，節點剛性強，可以理解為剛接，而當混凝土開裂內部鋼筋裸露，鋼筋直接承受混凝土的拉應力，而混凝土不承擔梁下部的拉應力，此時由於開裂導師節點剛性減弱，在各種工況下有自由轉動的趨勢，所以可以近似的看成鉸接。所以我個人覺得鉸接其實是梁端開裂彎矩調整受力重分配