焊接空心球的应用浅析

１ 焊接 空心球 的主 要特点
１ １ 节 点种 类 ．
越大 ， 明球壳越厚强 而钢管 相对越 薄弱 ， 而球壳 上应力 说 从
越小 。
通 常 空 间 结 构 主要 指 薄壳 、 网架 、 壳 、 板 和悬 索 。 而 网 折
连接空 间结构各杆件的节点形式 和受 力特 性 ， 对结构 的传 力
机库 、 议 展 览 中心 、 类 工 业 厂 房 等 建 筑 中 得 到 了 广 泛 的 会 各
【 文献标识码 】 Ｂ
中， 交接处 会 发生 起 壳 或压 陷 的情 况 ， 至杆 件 直接 脱 离 甚
球体 。 随 着 球体 外径 的增 大 ， 面应 力 近 似 与指 数 函 数 相 关 递 球
式 中： ． ， 为受拉空心球 的轴 向压力设计值 ； ｖ Ｄ为空心球
外 径 ； 为空 心 球 壁 厚 ； 钢 管 外 径 ； 钢 材 强 度 设 计 值 ； ｔ ｄ为 ，为 ７ ７ 为受 拉 空 心 球 承 载 力 提 高 系数 ， 加 肋 １０ 加 肋 １ １ 不 ．， ．。 （ ）Ｇ ６ ２０ ： 径 １０— ０ ｍ 的 焊 接球 ２ Ｊ Ｊ１— ０ ３ 直 ２ ９ ０ｍ
最 为广 泛 的一 种 节 点 。
增； 随着钢管外径的增大 ， 应力近似呈抛物线递减 ； 随着球体 壁厚的增大 ， 应力近似呈 双曲线递减 ； 随着钢管壁厚 的增 大 ，
应 力 近 似 呈 指 数 函数 递 增 。 球 体 外 径 越 大 ， 管 壁 厚 越 大 ， 明 球 壳 越 薄 弱 而 钢 管 钢 说 相 对 越 厚 强 ， 而 球 壳 上 应 力越 大 ； 壳 壁 厚 越 大 ， 管 外 径 从 球 钢
接 节 点 、 管相 贯 节 点 、 钢 半球 节点 、 球 型 节 点 、 板 节 点 、 扁 钢 再
２ 焊接 空心球承 载 力计 算公 式
到 目前为止 ， 网架 焊接空 心球节点 的承载 力计算公 式 ， 据不完全统计有近 ２ 个左右 ， ０ 最成熟 的是《 网架结构技术规 程》 中的承载力公 式。 由于 焊接球 本身 实验 的费用成 本较 高 ， 焊接 本 身 的质 量 受 制 的 因 素 相 当 多 ， 制 起 来 十 分 不 且 控
易， 随着 计 算 机 的发 展 ， 理 论 分 析 的 基 础 上 ， 用 计 算 机 数 在 采
分 杆 节点 、 兰 节 点 、 管 鼓 节 点 、 管 节 点 等 。其 中 ， 栓 法 钢 套 螺 球 、 接 球 节点 主要 用 于 圆 钢 管 之 间 的 连 接 ， 余 节 点 则 可 焊 其 以 用 于 圆管 与 圆 管 、 管 与 方 管 、 管 与 方 管 之 间 的 连 接 。 方 圆 网 架 结构 中 ，焊 接 空 心 球 节 点 应 用 历 史 最 长 ， 有 构 造 简 具
应用 。作 为 新 世 纪 建筑 领 域 的一 项 重 大 进 展 ， 跨 度 现 代 空 大 间结 构 以其 优 美 的 结构 形 式 、 方便 的 使 用 功 能 逐 渐 从 传 统 结 构 中脱 颖 而 出 ， 受 青 睐 。节 点 的设 计 是 空 间 结 构 设 计 中 的 倍 重要 环 节 之 一 ， 目前 为 止 ， 接 空 心 球 节 点 仍 是 我 国应 用 而 焊
值分析 ， 近似拟合 出一 些计算 公式 ， 也不 失为一种可 借鉴 的
方法 。
以下列 小《 网架结 构技术规 程》（Ｇ ７—９ ） 网壳结 ＪＪ １ 与《
构技术规程》 Ｊ Ｊ １ ２０ ） （Ｇ６ — ０ ３ 中焊接空心球相应计算公式 。
（ ）Ｇ ７— １直 径 １０～ ０ ｒ 的 焊接 球 １ＪＪ ９ ： ２ ５０ ｍ ａ
‘ 蓥 蠹０ ． Ｒ ； 缝０ 构 ・ ０耩 ． ．
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焊 接 空 心 球 的应 用浅 析
牛 彝
（ 中国市政工 程西南设 计研 究总 院 ， 四川成 都 ６ ０ ８ ） １０ １
【 摘 要 】 焊接 空心球 节点是我 国目前空间结构 中应 用较广的一种 节点 ， 通过对相 关文献 的查 阅、 搜集
性 能 、 造 安装 、 钢 量 和 工 程 造 价 等 都 有 直 接 的影 响 。 由 制 耗 钢管 为主 要 构 件 的 空 间 结构 节 点 形 式 主 要 有 ： 心 球 焊 接 节 空 点 、 栓 球 节 点 、 钢 节 点 、 加 劲 板 连 接 节 点 、 加 劲 板 连 螺 铸 外 内
，
单， 连接方便 ， 不产生节 点偏心等优点 ，因而得 到了广泛 应
用 。节 点 与多 根 杆 件 相 连 ， 于 空 间 受 力 状 态 ，它 的几 何 尺 处 寸 、 料 和 制作 ｌ艺 都 会 影 响 其 承 载 力 。近 年 来 螺 栓 球 的 节 材 Ｔ 点 连接 形 式 由于 其 安 装 便 宜 ， 需 大 面 积 焊 接 的优 点 得 到 了 无 比较迅 速 的发 展 。然 而 在个 别 复 杂 大 跨 度 空 间 结 构 中 ， 于 由 有 可 能单 根 杆 件 受 力 太 大 ， 螺 栓 球 直 径 做 不 到 ３０ｍｍ 的 在 ０ 情 况 下 （ 要是 不便 加 工 及 施 工 ， 重 量 太 大 ） 焊 接 空 心 球 主 且 ， 仍 有 其 自身 的优 势 。
１ ２ 焊接 球 制 作 工 艺 ．
２Ａ２ ｊ， 来自受 压 ： ≤ Ｎ （０ ｔ ４ ０ｄ一１． ３３
）
式 中 ： 为 受 压 空 心球 的轴 向压 力 设 计 值 ； 为 空 心 球 Ⅳ Ｄ 外 径 ； 为空 心 球 壁 厚 ； 钢 管 外 径 ； 为 受 压 空 心 球 承 载 ｔ ｄ为 叼 力 提 高 系数 ， 加 肋 １０， 不 ． 加肋 １４ ．。 受 拉 ： ≤ ００ ｒｔ Ｎ， ．５ｌ ｄ
并 整理 ， 结 焊接 空 心球 节点 的 一 些特 点 以及 在 结构 中的 应 用 ， 得 到 一 些 经验 与启 示 。 总 并
【 关键词 】 焊接 空心球 ； 空间结构 ； 应 用 【 中图分 类号 】 Ｔ ３２３ Ｕ ９．
近几十年来 ， 跨度 空 间结构在各 种大型 体育场 馆 、 大 飞