网架空心球及支座节点设计
焊接球节点网架焊接专项技术方案设计
中航通用飞机有限责任公司205总装厂房网架焊接专项方案编制：审核：审批：一、工程概况本工程为205号总装厂房主厂房屋面网架的安装。
主厂房平面尺寸180m×111m，跨度54m+57m（两个区域）；区域一（54m 跨，A轴线～B轴线）下弦标高18m，区域二（57m跨，B轴线～C轴线）下弦标高12m。
屋盖采用单层正放四角锥网架结构，焊接球节点，下弦周边支撑。
支承系统为钢筋混凝土柱加柱间支撑系统，区域一和区域二在两侧分别为A轴线和C轴线上的混凝土框架柱支撑，B轴线混凝土框架柱为两个区域共用。
结构A、B、C轴线框架柱柱距为12m。
主厂房屋盖设有多台10t、3t多支点悬挂吊车。
屋面网架安装区域为横向180m，纵向为111m，结构安装高度最高达22m。
结构自重较大，且杆件众多。
建设地点：珠海机场西二、焊接材料要求（1）钢网架安装的钢材、连接材料、焊条、焊丝、焊剂等，应符合设计的要求，并应有出厂合格证。
（2）钢网架安装用的空心焊接球、加肋焊接球、半成品小拼单元、杆件，以及橡胶支座等半成品，应符合设计要求及相应的国家标准的规定。
三、网架焊接操作工艺该工程焊接以全位置焊缝为主，部分接头存在俯焊，竖焊和仰焊相结合，根据我们单位多年来对网架施工经验，决定采用手工电弧焊封底和盖面。
采用上述焊接工艺的目的是由于手工电弧焊,在高空作业方便灵活。
焊接工艺流程图1、焊接机具手工电弧焊机，磨光机，焊条烘箱，碳弧气刨。
2、焊接材料焊条：E5016，直径ø3.2mm～ø4.0mm;3、网架上下弦管对接焊接工艺（1）网架上下弦及腹杆材质为Q345B钢材，焊接方式为手工电弧焊，上下弦杆对接及网架杆件与焊接球焊接是该工程焊接的重点，必须从焊前清理、组对、校正复验、预留焊接收缩量、定位焊、焊前防护、焊前清理、焊前预热、焊接、焊后处理与无损检测等工序严格控制，才能确保焊接质量全面达标。
（2）具体方法如下述1)清理、组对组对前用卡具对钢管同心度、圆率、纵向曲度认真复查核对，确认合格后，采用锉刀和砂布将坡口处管内外壁处仔细磨去锈蚀及污物。
网架空心球及支座节点设计
网架空心球及支座节点设计（一）：空心球节点设计1. 设计条件汇交于网架上弦中间节点的杆件截面、夹角和内力如图所示，节点采用焊接空心球连接，钢球及杆件所用材料均为Q235钢，焊条为E43⨯⨯型焊条，手工焊接。
2.节点连接设计与计算1） 空心钢球的设计与计算（1） 空心钢球外径的确定腹杆与上弦杆轴线间的夹角为 45=θ上弦杆与腹杆外径之和：mm d d 149608921=+=+。
由表6-2查得空心钢球的最小外径：mm D 228=。
（2） 空心钢球壁厚的确定按构造要求，单层网壳空心球的外径与壁厚之比宜取20~35.由于钢球外径为mm D 228=，所以壁厚为6.5~11.4mm.且空心球壁厚与主钢管的壁厚之比宜取1.5~2.0，因此取壁厚为8mm.（3） 空心钢球的承载力设计值计算当空心球直径为120mm~900mm 时，其受压和受拉承载力设计值)(N N R 可按下式计算：tdf D d N o R πη)54.029.0(+=。
得240837215898)2288954.029.0(0.1=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=πR N )(N )(241KN ≈)(662.175KN 。
符合要求。
（4） 空心钢球的连接焊缝空心钢球采用焊接成型，其连接焊缝采用完全焊透的坡口对接焊缝。
2） 钢管杆件与空心钢球的连接焊缝计算上弦杆与空心钢球的连接，腹杆与空心钢球的连接，均采用完全焊透的坡口对接焊缝连接，此时视焊缝与母材等强度，不必进行焊缝的强度计算。
（二）：支座节点设计1.支座地板的计算1） 地板面积计算根据构造要求，支座地板尺寸如图所示。
支座反力：R=153.05472 KN ≈153 KN设屋架支座地板宽度 a=2800mm ，地板长度 b=2800mm 。
地板承压面积：227045625.22828cm A pb =⨯⨯-⨯-⨯=π地板下混凝土（C20）的分布压力由公式得到：22/96.0/22.0704153cm KN f cm KN A R cc pb c ==== σ 地板承受的弯矩根据:mm a 198140140221=+= mm b 992/1981==由=11/a b 99/198=0.5 查表4-3得 a=0.06由公式（4-16）得到：cm KN a M c ∙=⨯⨯==17.58.1922.006.0221max ασ2） 地板厚度的计算由公式（4-15）得到：cm f M t pb 20.15.2117.566max =⨯===12mm →按构造取mm t pb 16= 3） 支座节点板的计算由于支座节点板的侧向垂直加劲肋的厚度一般可按支座底板厚度的0.7倍采用，因此节点板的厚度为 t=0.7*16=11.2mm4) 支座节点板和加劲肋与支座底板的连接焊缝计算设焊缝的焊脚尺寸 f h =6mm ，则=wH l （28-1.0）⨯2+（13.5-2.0-1.0）⨯4=96cm由公式（4-21）得到：79.3966.07.01537.0=⨯⨯==∑wH f f l h Rσ KN/2cm f W f =16 KN/2cm5) 支座加劲肋与节点板的连接焊缝计算加劲肋受力：V=R/4=153/4=38.25KNM=38.25（25.014-）=258.2 KN ∙cm 设 f h =6mm ，则cm l wv 120.10.215=--=由公式（4-18）得到：=⨯+⨯=222)7.026()7.02(wv f wv f fs l h M l h V σ=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯222)126.07.022.2586()126.07.0225.38( 5.22 KN/2cm f W f =16 KN/2cm 符合要求。
网架结构杆件和节点的设计与构造
(2) 拉力支座节点
常用的拉力支座节点有下列两种型式： 1）平板拉力支座节点 对于较小跨度网架，支座拉力较小，可采
用与平板压力支座相同的构造，利用连接 支座与支承校的锚栓来承受拉力。 2）弧形拉力支座节点 弧形拉力支座节点的构造与弧形压力支座 相似。
6mm时，圆钢管杆件与空心球之间可采用 角焊缝连接，圆钢管内可不加设短衬管。 此时，按与杆件截面等强的条件可计算所
需角焊缝焊脚尺寸hf：
角焊缝的焊角尺寸hf还应符合以下要
求：
① 当t≤4mm时，hf≤1.5t，且不宜小于
4mm；
② 当t＞4mm时，hf≤1.2t，且不宜小于 6mm。t为与空心球相连的圆钢管杆件的壁
3）螺栓球节点的设计
（1）螺栓钢球体的设计 螺栓钢球体直径的大小主要取决于高强度
螺栓的直径，高强度螺栓拧入球体的长度 及相邻两杆件轴线之间的夹角。 当网架中各杆件所需高强度螺栓直径确定 以后，螺栓钢球直径的大小应同时满足两 个条件： ① 保证相邻两螺栓在球体内不相碰； ② 保证套筒与钢球之间有足够的接触面。
式中，Nmax——网架杆件（弦杆或腹杆）中的最大拉力
设计值，N；
Nbt——高强度螺栓的抗拉承载力设计值，N；
ψ——螺栓直径对承载力影响系数，当螺栓直径<30mm时， ψ=1.0；
当螺栓直径>30mm时，ψ=0.93。
fbt——高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值：对40Cr
钢、40B钢、20MnTiB钢为430N/mm2；对45号钢为 365N/mm2；
网架杆件的最小截面尺寸应根据网架跨度 及网格大小确定，
角钢不宜小于∟50×3， 圆钢管不宜小于Φ48×2。 薄壁型钢的壁厚不应小于2mm。
五、网架结构的节点设计与构造
网架结构杆件和节点的设计与构造(谷风参考)
一、杆件材料及截面型式
网架结构的杆件一般采用Q235钢和Q345 钢
钢杆件截面型式分为圆钢管、角钢、薄 壁型钢三种。
杆件截面型式的选择与网架的节点形式 有关。
网架杆件的截面应根据承载力和稳定性 的计算确定。
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二、网架杆件的计算长度
杆件的计算长度与汇集于节点的杆件受力 状况及节点构造有关。
3）按节点的构造型式可分为板节点、半球节点、 球节点、钢管圆筒节点、钢管鼓节点等。
网架节点设计的要求是：受力合理，传力明确， 便于制造、安装，节省钢材。
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2. 螺栓球节点
1）螺栓球节点的组成、材料、特点 螺栓球一般由钢球、高强度螺栓、紧固螺
钉（或销子）、套筒和锥头或封板等零件 组成，适合与连接圆钢管杆件。
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未拧紧的状态
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拧紧后的状态
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滑槽长度可按下式计算：
式中， a——滑槽深度，mm；
dξ——高强度螺栓伸入钢球的长度，mm；
c——高强度螺栓露出的套筒外的长度，一 般=4～6mm，且不应少于两个螺距； c
sd——紧固螺钉的直径，一般为M4、M5、
M6、M8、M10。
预应力的大小与拧紧程度成正比。 此时螺栓受预拉力，套筒受预压力；在节点上形
成自相平衡的内力，而杆件不受力。 当网架承受荷载后，拉杆内力通过螺栓受拉传递，
随着荷载的增加，套筒预压力逐渐减小；到破坏 时，杆件压力全由套筒承受。
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3）螺栓球节点的设计
（1）螺栓钢球体的设计
螺栓钢球体直径的大小主要取决于高强度 螺栓的直径，高强度螺栓拧入球体的长度 及相邻两杆件轴线之间的夹角。
网架结构设计
单面弧形拉力支座
✓ 双面弧形压力支 座，在支座和底 板间设有弧形块， 上下面都是弧形 面，支座既可转 动又可平移
符合计算假定， 但构造复杂，加 工难度大。
✓ 用于网架跨度大 且周边支承的情 况。
双面弧形压力支座
✓ 球铰压力支座， 只能转动而不能 平移，抗震比较 有利，适用于多 支点支承的大跨 度网架。
直接作用 ➢ 永久荷载
➢ 可变荷载
永久荷载 可变荷载 网架自重(双层网架的自重可按经验公式估算
见教材P120公式（3-2）) 屋面（楼面）自重 吊顶材料的重量 设备管道材料的重量 ①屋面 (或楼面)活荷载 ②雪荷载 (雪荷载不应与屋面活荷载同时组合) ③风荷载。由于网架刚度较大，自振周期较小
计算风载时可不考虑风振系数的影响 ④积灰荷载
荷载效应组合或见教材P121-122
3.3.2网架内力分析方法
➢ 网架结构的外荷载按静力等效原则，将节点从属面积 内的荷载集中作用在该节点上。
➢ 分析结构内力时，可忽略节点刚度的影响，假定节点 为铰接，杆件只承受轴力，当杆件上作用有节间荷载 时，应同时考虑弯矩的影响。
➢ 网架结构的内力和位移可按弹性阶段进行计算。根据网 架类型、跨度大小按下列规定选用不同的计算方法。
⑤吊车荷载 (工业建筑有吊车时考虑)。
地震作用（竖向）
➢ 在抗震设防烈度为6度或7度的地区，网架屋盖结构可不 进行竖向抗震验算；在抗震设防烈度为8度或9度的地区， 网架屋盖结构应进行竖向抗震验算。
地震作用（水平）
➢ 在抗震设防烈度为7度的地区，可不进行网架结构水平抗 震验算；在抗震设防烈度为8度的地区，对于周边支承的 中小跨度网架可不进行水平抗震验算；在抗震设防烈度为 9度的地区，对各种网架结构均应进行水平抗震验算。水 平地震作用下网架的内力、位移可采用空间桁架位移法计 算。网架的支承结构应按有关规范的规定进行抗震验算。
网架结构节点设计
网架结构节点设计
网架结构节点设计
浅谈网架结构节点设计
[摘要] 随着空间结构的发展，网架结构广泛用于体育馆、展览厅、餐厅、候车室、仓库及单层多跨工业厂房等屋盖承重结构，设计时采用什么节点形式变得非常重要。
[关键词] 焊接空心球；螺栓球；锥头；封板
网架节点的按构造形式可分为：焊接空心球节点、螺栓球节点、
水雷式螺栓球节点、钢管圆筒节点或钢管鼓节点。
1、焊接空心球节点设计
焊接空心球节点是天津大学土木系刘锡良教授研究成功和发明创
造的，并于1966年8月在全国首先应用在天津科学宫礼堂屋盖(现天津市科委礼堂) 上。
从那时至今已将这项发明推广应用于数千座网架工程之中，它对开创我国网架结构事业的发展，起到了重大的网架连接节点的空心钢球，可采用焊接成型或铸造成型。
在工程
实践中，普遍采用焊接成型的空心钢球。
焊接空心球节点有着许多独特优点：首先加工简单，由两个半球焊接而成；其次是杆件与球焊接自然对中，避免了节点偏心；三是受力合理、安全可靠，并且造价低廉，这也是便于推广的主要原因。
焊接成型的空心钢球是将按要求确定的两块圆钢板经热压或冷压
成两个半圆球壳(一般采用钢板热压成型的加工方法) ，而后再对焊成一个整球(无肋空心球) ；或是由两个半圆球壳中间加设一块环形。
球形网架结构施工方案
裙楼网架施工专项方案创新中心续建工程（公共服务平台）项目编号：SJ1F.1703-10 创新中心续建工程（公共服务平台）项目裙楼网架施工方案编制人：审核人：批准人：日期：目录一、工程概况 (2)二、建筑结构的设计等级及设计使用年限 (2)三、施工工期： (2)四、施工前期准备 (3)五、网架施工工序 (3)六、钢结构屋面安装： (9)七、人员组织机构现场组织管理网络： (10)八、机具与设备配备一览表 (11)九、工程进度保证措施 (11)十、安全施工与文明生产 (12)十一、竣工验收 (13)一、工程概况本工程为太原不锈钢产业园区创新中心续建工程整个研发中心的裙房部分网架结构，该网架为正放四角锥焊接空心球结构，上弦多点支承，网架短向跨26.0米，长向跨度35.7米,厚度1.5米。
二、建筑结构的设计等级及设计使用年限1.建筑结构安全等级：二级2.设计使用年限：50年3.建筑抗震设防类别：丙类4.耐火等级：二级三、施工工期：材料进厂后25天鉴于该工程杆件、球节点数量多，结构形式复杂，技术质量要求高，承接该工程施工必须具有技术素质较高的专业化施工队伍，我公司有能力保质保量按时完成该工程的施工任务，达到合格工程。
四、施工前期准备1、根据工程规模和工期要求，组织高素质的管理和技术人员，成立专项工程项目经理部，由项目经理负责成立施工管理组织机构，配备精湛的、有丰富施工经验的施工队伍。
2、会同建设单位、设计单位、土建和监理对施工方案进行审查和完善，依既定施工方案商定施工顺序与交叉作业等配合事宜。
3、根锯现场情况，落实施工现场的临建、库房，材料的堆放贮存场地和机具设备的安置。
4、按照设计图纸及工期要求，编制工程材料用量计划，由公司供应部门迅速定货选购，及时发运。
5、按照施工方案，制定工程施工所需机具和设备使用计划，由公司设备管理枓按计划准备，对设备进行测试，确保机具设备以优良性能按时投入使用。
6、制定现场人员管理组织机构，由项目经理负责，落实生产岗位责任制，要求在场人员遵守规章制度，听从指挥，恪守职责、密切配合。
球型网架工程施工设计
一、工程概况本工程为某体育馆球型网架工程，网架直径为60米，采用空间网格结构，主要用于体育馆的屋盖。
网架结构采用三角形网格，材料为Q345B钢材。
本工程位于城市中心区域，周边环境复杂，施工场地狭小，施工难度较大。
二、施工设计原则1. 确保工程质量，满足设计要求。
2. 合理安排施工顺序，确保施工进度。
3. 优化施工方案，降低施工成本。
4. 保障施工安全，减少施工风险。
5. 尽量减少对周边环境的影响。
三、施工方案1. 施工准备（1）场地平整：对施工场地进行平整，确保施工场地满足施工要求。
（2）材料准备：提前采购网架钢材、焊接材料、连接件等，确保材料质量符合设计要求。
（3）设备准备：准备施工所需的吊装设备、焊接设备、切割设备等。
2. 施工顺序（1）网架节点制作：在地面制作网架节点，确保节点质量。
（2）网架单元组装：将节点组装成网架单元，并进行焊接。
（3）网架单元吊装：利用吊装设备将网架单元吊装至施工现场。
（4）网架单元拼接：将吊装的网架单元进行拼接，形成完整的网架。
（5）网架表面处理：对网架表面进行除锈、防腐处理。
3. 施工工艺（1）节点制作：采用焊接工艺，确保节点质量。
（2）单元组装：采用现场组装方式，确保单元尺寸准确。
（3）吊装：采用吊车吊装，确保吊装安全。
（4）拼接：采用焊接工艺，确保拼接质量。
（5）表面处理：采用喷砂除锈、防腐涂料涂装工艺。
四、施工质量控制1. 材料质量：严格控制钢材、焊接材料、连接件等材料的质量，确保符合设计要求。
2. 施工工艺：严格按照施工工艺进行施工，确保施工质量。
3. 焊接质量：采用先进的焊接技术，确保焊接质量。
4. 表面处理：严格控制表面处理质量，确保防腐效果。
五、施工安全1. 施工现场安全：加强施工现场安全管理，确保施工安全。
2. 机械设备安全：定期检查机械设备，确保机械设备安全运行。
3. 人员安全：加强人员安全教育培训，提高人员安全意识。
4. 应急预案：制定应急预案，确保突发事件得到及时处理。
第二章 网架结构 §2.10 网架的支座节点
2.10 网架支座节点支座节点应力求构造简单，传力明确，安全可靠，且尽量符合计算假定，以避免网架的实际内力和变形与计算值存在较大的差异而危及结构的安全。
应根据网架的类型，跨度的大小，作用荷载情况，网架杆件截面形状以及加工制造方法和施工安装方法等，选用适当型式的支座节点。
支座节点通常有平板支座、弧形支座、球铰支座和橡胶支座等。
根据受力状态，网架的支座节点一般分为压力支座节点和拉力支座节点两大类。
1．平板压力支座节点平板压力支座节点与平面桁架的支座节点相似。
节点构造简单，加工方便。
由十字型节点板及一块底板组成，用钢量省。
但支座底板下压应力分布不均匀，与计算中铰接的假定相差较大，只适用较小跨度（L 2≤40m）的网架。
底板上的锚栓孔可做成椭圆孔，以利于安装。
2．单面弧形压力支座节点由平板压力支座改进而来。
在支座底板和支承面顶板间设置用铸钢或厚钢板加工成的弧形垫块而成。
支座可产生微量转动和微量移动（线位移），且支座底板下的压力分布也较均匀。
（1) 弧形板中央截面（支承中心处）高度hc ：R —支座垂直反力设计值；f —弧形板所用钢材的抗弯强度设计值。
第二章网架结构§2.10 网架的支座节点单面弧形支座节点与计算简图比较接近，适用于周边支承的中、小跨度网架。
支承弧形板的构造与计算要求如下：3,504c Rb h mmlf ≥且不宜小于（2)弧形板圆弧面半径r ：（3)弧形板的边端高度h b 通常宜不小于15mm 。
（4)弧形板平面尺寸应满足局部承压强度要求。
lfR r 225≥3．双面弧形压力支座节点又称为摇摆支座，它是在支座板与柱顶板之间，设置一个上下均为圆弧曲面的铸钢件，在铸钢件两侧，都有从支座板和柱顶板伸出的带椭圆孔的厚钢板，采用粗螺栓（直径不宜小于30mm）将三者联结为整体。
支座节点基本上既能自由伸缩又能自由转动，比较符合不动圆柱铰支承的假定。
双面弧形压力支座节点适用于跨度大、支承网架的柱子或墙体的刚度较大，周边支承约束较强，温度应力影响也较显著的大型网架。
网架结构的支座设计要点
网架( 网壳)结构作为一种高次超静定空间杆系结构，由于其受力性能好(理论上杆件只受轴力作用)、刚度大、整体性及抗震性能好、承载力强、受支座不均匀沉降影响小、适应性强，而计算理论的日益完善以及计算机技术飞速发展，使得对任何极其复杂的三维结构的分析与设计成为可能，因此网架结构被广泛应用于工业与民用建筑领域中。
但网架结构如果其支承结构、支座型式及边界条件设计不合理会对网架结构的安全性和经济性造成重要影响。
1. 支承结构与支承方式目前在很多工程中，网架（网壳）一般由专业的钢构公司根据事先假定的边界约束条件进行设计，再将他们算出来的支座反力作为外加荷载作用到下部支承结构中。
把网架（网壳）和下部支承结构分开计算，网架支座相对于下部结构的位移虽然可以通过弹性约束方法模拟，但是由下部支承结构变形带来的支座沉陷等支座本身的变位很难估算准确，算出来的结构内力在某些情况下会与实际情况差别较大，可能会给工程留下安全隐患。
下部结构可能是柱，也可能是梁，也可能是其他结构形式，不仅刚度是有限的，而且具体工程刚度差异可能很大，在这种假定条件下，算出来的杆件内力、支座反力及下部结构内力与采用网架支座刚度为实际刚度且上、下部结构共同工作的力学模型所计算出来的结果肯定是不相同的。
另外，分开计算还割裂了上下部结构的协同工作，使得上、下部结构的周期和位移计算均不准确。
通常网架的支承可以分为：周边支承、点支承以及点支承与周边支承混合使用三种方式，周边支承是将网架周边节点搁置在梁或柱上，点支承则是将网架支座以较大的间距搁置于独立梁或柱上，柱子与其他结构无联系。
网架（网壳）搁置在梁或柱上时，可以认为梁和柱的竖向刚度很大，忽略梁的竖向变形和柱子轴向变形，因此网架（网壳）支座竖向位移为零，网架（网壳）支座水平变形应考虑下部结构共同工作。
在周边支承网架（网壳）支座的径向应将下部支承结构作为网架（网壳）结构的弹性约束，而点支承网架（网壳）支座的边界条件应考虑水平X和Y两个方向的弹性约束。
《网架结构设计》PPT课件 (2)
条件3:
θ<30º，相邻两根杆件（管端为封板）不相碰
D1，D2--相邻两根杆件的外径 θ--相邻两根杆件的夹角 d1--相应于D1杆件
所配螺栓直径
S--套筒长度
螺栓球直径可取计算结果中的较大者。
2）高强度螺栓的设计
对于受拉杆件，高强度螺栓单独承受拉力，其直径大小应根据杆件 的拉力按下式来确定
管杆件中的最大壁厚）； ③tmin≥4mm（其中tmin为空心球最小壁厚尺 寸）。
（3）焊接空心球的承载力验算
当空心球直径为120～500mm时,其承载力验可按下式计算：
1）受压空心球
[Nc]c(4
t2d2 0td0 1.3 )
D
式中：D—空心球外径（mm）；
t —空心球壁厚（mm）
ηc—加肋空心球承载力提高系数，
式中：
Ntb Aeffftb
N
b t
—高强度螺栓的拉力设计值（N）；
—螺栓直径对承载力影响系数。
当螺栓直径小于30mm时，＝1.0；
当螺栓直径大于等于30mm时，＝0.93；
f tb—高强度螺栓经热处理后的抗拉强度设计值， 对10.9s取为 430N/mm2；对9.8s取为385N/mm2；
Aeff —高强度螺栓的有效截面面积（mm2），可按表2.11选取。当 螺栓上钻有销孔或键槽时，应取螺纹处或销孔键槽处二者中
3.2.3 网架结构的计算要点
3.2.3.1 荷载与作用 1．永久荷载
（1）自重（2）屋面（3）吊顶 (4) 设备管道
2．可变荷载
（1）屋面活载（2）屋面雪荷载（3）风荷载 (4) 积灰荷载 (5) 吊车荷载
钢网架螺栓球节点
钢网架螺栓球节点J GT10-2009一、实施日期：2010-3-1二、本标准代替JG10-1999。
本标准与JG10-1999相比主要变化如下：—增加了钢网架螺栓球节点产品适用范围的规定（见第1章）；—增加了紧固螺钉图样及技术要求（见第5.6条及图6）；一增加了检验规则（见第7章）；—增加了验收（见第8章）；—修改了规范范性引用文件（见第2章）；—修改了螺桂球规格系列（见表1）；—修改了高强度螺栓各项技术要求（见表3、表4、表5和图3等）。
三、适用范围：本标准规定了钢网架螺栓球节点的术语和定义、标记和规格、要求、试验方法、检验规则、验收标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于网架和双层网壳（曲面型网架）结构的螺栓球节点零、部件产品的质量控制。
四、主要术语和定义1、螺栓球节点bolted spherical node：由螺栓球、高强度螺栓、套筒、紧固螺钉和锥头或封板等零、部件组成的节点；2、螺栓球bolt Sphere：通过拧入高强度螺栓连接各轩件的零件；3、高强度螺栓high strength bolt：杆件与螺栓球的连接件。
4、套筒mantle：承受压力和拧进高强度螺栓的零件5、锥头或封板conic end with plate：钢管端部的连接件。
较大直径的钢管采用锥头6、紧固螺钉fastening bolt：拧套筒时可以带动高强度螺栓转动的零件五、螺栓球标记方法及示例六、要求1、球螺栓球宜采用CB/T699规定的45号圆钢锻造成型。
螺栓球不得有裂纹。
2、高强螺栓高强螺栓的材料要求：高强度螺栓的硬度螺纹规格为M1Z～M36的高强度螺栓强度等级为10.9S时，热处理后其硬度为32HRC-37HRC螺纹规格为M39～M64X4的高强度螺栓常规硬度应为32HRC～37HRC。
该规格螺栓可用硬度试验代替抗拉极强承载力试验，对试验有争议时，应进行芯部硬度试验，其硬度值不应低于28HRC 对硬度试验有争议时，应进行螺栓实物的抗拉极限承载力试验，并以此为仲裁试验。
网架节点构造
1 焊接空心球节点
网 架 节 点 类 型
2
螺栓球节点
3 焊接钢板节点 4 杆件直接汇交节点
焊接空心球是由两块钢板经加热压成两个 半球，然后相焊而成。分加肋、不加肋。
无肋
有肋
Байду номын сангаас
焊接空心球
螺栓球节点
螺栓球结点由钢 球、螺栓、套筒、 销钉（或螺钉） 和锥头（或封板） 等零件组成，适 用于连接钢管杆 件。一般用于中 小跨度。
螺栓球
螺栓球节点杆件
锥头
带锥头杆件
螺栓球节点高强螺栓
螺栓球节点高强螺栓与套筒
套筒
锥头
销钉
套筒
高强螺栓
封板
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杆件直接汇交节点
构造简单，但焊 缝过于集中，而 且加工过程中应 控制好相贯线精 度。一般用于小 跨度结构。
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第节网架的计算和设计
（5）荷载大，基本周期长。
（6）常用周围支承网架旳基本周期约0.3~0.7，网架旳前几种皆为竖向振型。
（8）强震区，宜选自振周期较长旳构造，以较少 地震作用；
（9）竖向振型以承受竖向振动为主，节点位移竖 向分量较大，水平分量较小。
19
五 荷载组合 GB50009-2023 (3.2)
1 基本组合 1） 由可变荷载效应控制
2） 由永久荷载效应控制
20
第三节 网架旳计算
一 基本假定：
二 1）节点为铰接，杆件只承受轴力；
2）按弹性措施分析、按小挠度理论计算；
1 y y
1 y3/2
3）按静力等效原则，将外荷载化为节点集中 荷载。
4) 支承条件根据支承构造旳刚度、支座节点 旳构造，假定为铰接或弹性支座。
3) 檩条或屋面板与网架必须可靠连接，防 止地震时屋面材料塌落伤人。
4) 网架屋面排水坡度旳形式应采用变高度 或整个网架起拱旳方法。
45
第四节 网架杆件旳设计与构造
一 杆件材料和截面形式 网架杆件旳品种主要是Q235钢和Q345
（ 16Mn）钢。 网架杆件旳截面型式有：
S——风荷载体型系数； z——风压高度变化系数。
8
4 积灰荷载GB50009-2023 (4.4)
厂房根据厂房性质考虑积灰荷载，可参 照荷载规范,也可由工艺提出。
屋面坡度≥45时，可不考虑积灰荷载。 积灰荷载应与雪荷载或屋面活荷载两者中 旳较大值同步考虑。
9
5 吊车荷载 GB50009-2023 (5)
引进边界条件，解出各节点旳位移值。再由单 元杆件旳内力和位移间旳关系求杆件旳内力。
26
2 下弦内力法
用于蜂窝形三角锥网架，全部腹杆与相应旳 下弦均位于同一竖向平面内，每个上弦节点与一 根下弦杆相相应。
网架结构节点空心球节点
焊 接 空 心 球 的 加 工 方 法
焊接空心球节点的制作
• 焊接空心球 节点是由两个热轧半球经过加工后焊接而成，如图所示。对加肋空心球， 应在两个半球对焊前先将肋板放入一个半球内并焊好。半球钢板下料直径为2D（D为 球的外径），加热温度一般在850-900℃，剖口宜用机床
焊接空心球的制作示意图。A.下料，加热 B.冲压 C.切边，剖口 D.对装焊接
焊接空心球的分类-有肋，无肋
•
图为半圆球轧制过程 A.为 下料的圆钢板 B.为 加热后钢板，置于下模上轧制 C.为 已轧制的半圆球 1. 上模 2.加热后的圆钢板 3.下模（漏摸） 热轧与冷轧有各自的优缺点，不过比较常用的是热轧 这里就不一一介绍了
焊 接 空 心 球 的 加 工 有 热 轧 和 冷 轧 二 种
网架结构节点加工之焊接空心 节点
当网架杆件内力很大，(≥750KN),采用螺栓球节点，会造成钢 球过量而使用钢量增多，所以考虑采用空心球节点
焊接空心球节点材料，优点与缺点
•
是由两块圆钢板经热压或冷压成 两个半球后对焊形成。钢球外径 一般为160~500MM。
•
•
焊接空心球节点的特点：传力明 确，构造简单，造型美观，连接 方便适用性强。由于球体没有方 向性，可与任意方向的杆件连接， 当汇交杆件较多时，其优点更加 突出 焊接空心球节点的缺点是：用钢 量大，冲压焊接费工，焊接质量 要求高。
焊接球的制作主要工序
• 1.半球下料：按每种空星球的规格进行放样，将钢板仿型切割下料成半球坯清除毛边，
编号登记。 半球下料→加热→压制切边及切削坡口↘ 肋板下料又→ 车削外圆 → 组成→ 焊接 →清理 → 验收 →入库
2.球胚加热：将切割好的钢板球坯放在发射炉上加热，温度控制在1000-1100℃ 3.压制切削：用压力机将球坯压制成半球体，用半球车床精加工车削成设计要求规格 4.组成及焊接：将两个半球体焊接而成，分为加肋和不加肋二种
网架圆形平板拉力支座节点技术手册
网架圆形平板拉力支座节点技术手册软件主要针对网架圆形平板拉力支座节点，计算主要遵循《钢结构连接节点设计手册》（第二版）中的相关条文及规定。
因支座节点仍为铰接节点，计算过程中参照刚接柱脚，引入弯矩作用，所以此处需综合两方面考虑，不可令铰接支座的刚性过大。
通常，简单的圆形平板拉力支座可采用45度板节点，可以近似理解为8块加劲板，连接锚栓（螺栓）数目也为8个，软件即按此考虑。
铰接支承的网架平板拉力支座节点，当采用上述形式时，其构造与计算可按以下要求进行。
一：不考虑支座水平力产生的局部弯矩影响不考虑弯矩情况下，整个支座底板与混凝土间不产生压应力作用，所以底板面积不需计算，底板厚度计算也不用考虑混凝土基础反力（因反力为0）。
仅需根据锚栓受力情况来直接计算底板厚度。
（1）锚栓受力需满足要求。
单根锚栓拉力在设计时，应使锚栓在底板和构件的屈服之后，应留有15%~20%的富裕量，软件一般按20%考虑。
（2）支座底板的厚度，可按下列公式确定，同时尚应满足构造上的要求。
参数说明：为一个锚栓所承受的拉力，；为一个锚栓抗拉承载力设计值；为锚栓布置数目；为从锚栓中心至底板支承边的距离，如下图所示（根据支座形式可直接求得）：为锚栓的孔径；为钢材的抗拉、抗压和抗弯强度设计值，根据计算点处钢板材质、厚度不同而取不同数值，按下文表格中数值采用：通常情况下，支座底板的面积一般是由支座节点板侧向加劲肋和连接锚栓的设置构造要求来确定。
支座底板的厚度一般是在12~20mm范围内采用。
（3）支座节点板（或垂直支承板）的侧向垂直加劲肋的厚度，一般可按支座底板厚度的0.7倍采用。
每块加劲肋与支座节点板（或垂直支承板）的双面连接角焊缝（即从底板顶面算起的垂直方向焊缝），可近似地按下列公式计算强度：参数说明：为在偏心弯矩作用下垂直角焊缝的正应力；为在剪力作用下垂直角焊缝的剪应力；为偏心弯矩：；为剪力，按每块加劲板承受垂直力的1/8计算确定：；为支座所承受的竖向拉力值；为垂直加劲肋与支座节点板的垂直角焊缝的计算长度；为垂直加劲肋与支座底板的水平角焊缝的计算长度；为角焊缝的焊脚尺寸；为角焊缝抗拉、抗压和抗剪强度设计值，按下表确定：（4）支座底板与节点板（或垂直支承板）和垂直加劲肋的水平连接焊缝，一般是采用角焊缝，焊脚尺寸可在6~10mm的范围内采用；焊缝强度可近似地按下式计算：参数说明：为水平角焊缝的总计算长度。
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网架空心球及支座节点设计
（一）：空心球节点设计
1. 设计条件
汇交于网架上弦中间节点的杆件截面、夹角和内力如图所示，节点采用焊接空心球连接，钢球及杆件所用材料均为Q235钢，焊条为E43⨯⨯型焊条，手工焊接。
2.节点连接设计与计算
1） 空心钢球的设计与计算
（1） 空心钢球外径的确定
腹杆与上弦杆轴线间的夹角为 45=θ
上弦杆与腹杆外径之和：mm d d 149608921=+=+。
由表6-2查得空心钢球的最小外径：mm D 228=。
（2） 空心钢球壁厚的确定
按构造要求，单层网壳空心球的外径与壁厚之比宜取20~35.由于钢球外径为mm D 228=，所以壁厚为6.5~11.4mm.且空心球壁厚与主钢管的壁厚之比宜取1.5~2.0，因此取壁厚为8mm.
（3） 空心钢球的承载力设计值计算
当空心球直径为120mm~900mm 时，其受压和受拉承载力设计值)(N N R 可按下式计算：tdf D d N o R πη)54
.029.0(+=。
得
240837215898)2288954.029.0(0.1=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=πR N )(N )
(241KN ≈
)(662.175KN 。
符合要求。
（4） 空心钢球的连接焊缝
空心钢球采用焊接成型，其连接焊缝采用完全焊透的坡口对接焊缝。
2） 钢管杆件与空心钢球的连接焊缝计算
上弦杆与空心钢球的连接，腹杆与空心钢球的连接，均采用完全焊透的坡口对接焊缝连接，此时视焊缝与母材等强度，不必进行焊缝的强度计算。
（二）：支座节点设计
1.支座地板的计算
1） 地板面积计算
根据构造要求，支座地板尺寸如图所示。
支座反力：R=153.05472 KN ≈153 KN
设屋架支座地板宽度 a=2800mm ，地板长度 b=2800mm 。
地板承压面积：227045625.22828cm A pb =⨯⨯-⨯-⨯=π
地板下混凝土（C20）的分布压力由公式得到：
22/96.0/22.0704
153cm KN f cm KN A R cc pb c ==== σ 地板承受的弯矩根据:
mm a 198140140221=+= mm b 992/1981==
由=11/a b 99/198=0.5 查表4-3得 a=0.06
由公式（4-16）得到：cm KN a M c ∙=⨯⨯==17.58.1922.006.0221max ασ
2） 地板厚度的计算
由公式（4-15）得到：
cm f M t pb 20.15
.2117.566max =⨯===12mm →按构造取mm t pb 16= 3） 支座节点板的计算
由于支座节点板的侧向垂直加劲肋的厚度一般可按支座底板厚度的0.7倍采用，因此节点板的厚度为 t=0.7*16=11.2mm
4) 支座节点板和加劲肋与支座底板的连接焊缝计算
设焊缝的焊脚尺寸 f h =6mm ，则
=wH l （28-1.0）⨯2+（13.5-2.0-1.0）⨯4=96cm
由公式（4-21）得到：
79.3966.07.01537.0=⨯⨯==∑wH f f l h R
σ KN/2cm f W f =16 KN/2cm
5) 支座加劲肋与节点板的连接焊缝计算
加劲肋受力：V=R/4=153/4=38.25KN
M=38.25（2
5.014-）=258.2 KN ∙cm 设 f h =6mm ，则cm l wv 120.10.215=--=
由公式（4-18）得到：
=⨯+⨯=222)7.026()7.02(wv f wv f fs l h M l h V σ
=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯222)12
6.07.022.2586()126.07.0225.38( 5.22 KN/2cm f W f =16 KN/2cm 符合要求。
6） 节点板的尺寸根据杆件截面尺寸和连接所需的焊缝实际长度
及构造要求放样确定：锚栓按构造设置，采用2 20。