隨著空間結構的不斷發展，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點的連接方式和力學性能都日趨復雜，傳統的焊接球節點、鋼管相貫節點等多種節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點形式越來越受到工程界的青睞。

鑄鋼空心球節點是一種新興的節點形式,而焊接空心球節點是工程中已被廣泛釆用的節點形式。本文首先 將鑄鋼空心球節點與焊接球節點在材質與節點構造兩方面進行了比較分析,研究了兩節點材質與構造的差異。然 后利用有限元軟件ANSYS對比分析了兩類節點的應力分布特點及破壞機理，得到了鑄鋼空心球節點的受力特性。 最后通過與焊接球節點設計方法的比較，探討了鑄鋼空心球節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點規范提供參考。

鑄鋼空心球節點是一種新興的節點形式，該節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點的研究還很缺乏還沒有相關文獻系統介紹鑄鋼空心球節點的,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，為此對該節點進行研究是很有必要的。

 

鑄鋼空心球節點與焊接空心球節點的材質比較

目前，我國鑄鋼空心球節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，而且確保了節點的可焊性，可以滿足鑄鋼球節點與鋼管兩種不同材質的焊接要求。焊接球節點的材質主要選用現行國家標準《碳素結構鋼》GB700規定的Q235B號鋼或《低合金高強度結構IGB/T1591規定的Q345鋼。

 

鑄鋼鑄鋼空心球節點與焊接空心球節點的構造及其與鋼管連接的比較

2.1鑄鋼空心球節點與焊接空心球節點的構造比較鑄鋼空心球節點與焊接空心球節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別。首先兩節點的焊縫位置不同，其中焊接空心球節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。鑄鋼球節點焊縫位置的外移，不僅為節點增加 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,為了改善節點的受力特性以及保證鑄鋼件的清理，鑄鋼球節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為鑄鋼空心球節點的示意圖。

2.2鑄鋼空心球節點和焊接空心球節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，勢必在此處產生較大的焊接應力，因此在鑄鋼球節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的壁厚，槽口尺寸根據鑄鋼管壁厚與相連鋼管壁厚確定。圖2為鑄鋼球節點中常用的焊接接口形式。