隨著空間結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)的跨度愈來愈大，形式日趨多樣，結(jié)構(gòu)中構(gòu)件與構(gòu)件之間節(jié)點的連接方式和力學(xué)性能都日趨復(fù)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(gòu)造及制作工藝上滿足復(fù)雜的受力體系。節(jié)點構(gòu)造的好壞，對結(jié)構(gòu)的受力性能、施工工藝、工程造價都有著相當(dāng)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(zhì)與節(jié)點構(gòu)造兩方面進(jìn)行了比較分析,研究了兩節(jié)點材質(zhì)與構(gòu)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(yīng)力分布特點及破壞機(jī)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(shè)計方法的比較，探討了鑄鋼空心球節(jié)點的設(shè)計與計算方法。本文的研究結(jié)果不僅對推廣 鑄鋼空心球節(jié)點在工程中的應(yīng)用具有指導(dǎo)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(guān)注。然而目前對該類型節(jié)點的研究還很缺乏還沒有相關(guān)文獻(xiàn)系統(tǒng)介紹鑄鋼空心球節(jié)點的,特別是近幾年來,隨著結(jié)構(gòu)跨度的增大、形式的增多、造型的復(fù)雜性能，為此對該節(jié)點進(jìn)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(zhì)比較

目前，我國鑄鋼空心球節(jié)點的材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要參照德國DIN17182標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)對材質(zhì)的化學(xué)成份及機(jī)械性能要求非常嚴(yán)格，其中C的含量控制在0.15%-0.2%范圍內(nèi)，S、P含量控制在0.02%以下，因此符合該標(biāo)準(zhǔn)的鑄鋼材質(zhì)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(zhì)的焊接要求。焊接球節(jié)點的材質(zhì)主要選用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB700規(guī)定的Q235B號鋼或《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu),但在構(gòu)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(jìn)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(yīng)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(nèi)外側(cè)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(yīng)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(qiáng)。為保證焊縫質(zhì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)平滑過渡到與鋼管當(dāng)?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。