隨著空間結構的不斷發(fā)展，結構的跨度愈來愈大，形式日趨多樣，結構中構件與構件之間節(jié)點的連接方式和力學性能都日趨復雜，傳統(tǒng)的焊接球節(jié)點、鋼管相貫節(jié)點等多種節(jié)點形式已難以在構造及制作工藝上滿足復雜的受力體系。節(jié)點構造的好壞，對結構的受力性能、施工工藝、工程造價都有著相當大的影響。因此，具有良好適用性的鑄鋼節(jié)點形式越來越受到工程界的青睞。

鑄鋼空心球節(jié)點是一種新興的節(jié)點形式,而焊接空心球節(jié)點是工程中已被廣泛釆用的節(jié)點形式。本文首先 將鑄鋼空心球節(jié)點與焊接球節(jié)點在材質與節(jié)點構造兩方面進行了比較分析,研究了兩節(jié)點材質與構造的差異。然 后利用有限元軟件ANSYS對比分析了兩類節(jié)點的應力分布特點及破壞機理，得到了鑄鋼空心球節(jié)點的受力特性。 最后通過與焊接球節(jié)點設計方法的比較，探討了鑄鋼空心球節(jié)點的設計與計算方法。本文的研究結果不僅對推廣 鑄鋼空心球節(jié)點在工程中的應用具有指導意義，而且可為我國即將編制的鑄鋼節(jié)點規(guī)范提供參考。

鑄鋼空心球節(jié)點是一種新興的節(jié)點形式，該節(jié)點以其合理性與適用性越來越受到工程界的關注。然而目前對該類型節(jié)點的研究還很缺乏還沒有相關文獻系統(tǒng)介紹鑄鋼空心球節(jié)點的,特別是近幾年來,隨著結構跨度的增大、形式的增多、造型的復雜性能，為此對該節(jié)點進行研究是很有必要的。

鑄鋼空心球節(jié)點與焊接空心球節(jié)點的材質比較

目前，我國鑄鋼空心球節(jié)點的材質標準主要參照德國DIN17182標準,該標準對材質的化學成份及機械性能要求非常嚴格，其中C的含量控制在0.15%-0.2%范圍內，S、P含量控制在0.02%以下，因此符合該標準的鑄鋼材質不僅使鑄鋼件具有良好的塑性和韌性，而且確保了節(jié)點的可焊性，可以滿足鑄鋼球節(jié)點與鋼管兩種不同材質的焊接要求。焊接球節(jié)點的材質主要選用現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》GB700規(guī)定的Q235B號鋼或《低合金高強度結構IGB/T1591規(guī)定的Q345鋼。

鑄鋼鑄鋼空心球節(jié)點與焊接空心球節(jié)點的構造及其與鋼管連接的比較

2.1鑄鋼空心球節(jié)點與焊接空心球節(jié)點的構造比較鑄鋼空心球節(jié)點與焊接空心球節(jié)點雖然在形狀上非常相似，都是閉合的球體結構,但在構造上存在著根本區(qū)別。首先兩節(jié)點的焊縫位置不同，其中焊接空心球節(jié)點由于是將鋼管進行加工后,直接焊在球上,焊縫位于管球相交處;而鑄鋼空心球節(jié)點由于鋼管根部與球整體澆鑄在一起，焊縫位于鑄鋼管上。鑄鋼球節(jié)點焊縫位置的外移，不僅為節(jié)點增加 了更多的施焊空間，而且可免去重疊焊縫引起的應力集中。其次,為了改善節(jié)點的受力特性以及保證鑄鋼件的清理，鑄鋼球節(jié)點在鑄鋼管與球交界處、鑄鋼管與鑄鋼管搭接處的內外側都有圓滑過渡，即存 在倒角。圖1為鑄鋼空心球節(jié)點的示意圖。

2.2鑄鋼空心球節(jié)點和焊接空心球節(jié)點與鋼管連接的比較在鋼管與焊接空心球的連接中，鋼管端面應做剖口，并在鋼管與空心球之間留有一定縫隙予以焊透，以實現(xiàn)焊縫與鋼管等強。為保證焊縫質量，鋼管端頭可加套管與空心球焊接。而鑄鋼球節(jié)點中的鑄鋼管壁厚比相應鋼管的要大，若將鋼管與鑄鋼件直接焊接，勢必在此處產(chǎn)生較大的焊接應力，因此在鑄鋼球節(jié)點與鋼管的焊接處通常做焊接槽口，即在焊口部位處，鑄鋼管壁厚應平滑過渡到與鋼管當?shù)谋诤瘢劭诔叽绺鶕?jù)鑄鋼管壁厚與相連鋼管壁厚確定。圖2為鑄鋼球節(jié)點中常用的焊接接口形式。