复杂空间几何形状铸钢节点

螺栓球节点


螺栓球节点由螺栓、钢球、螺钉、套筒和锥头等零件组成，适用于连接钢管杆件，在网架结构中较为常见。


螺栓球优缺点


1 ) 螺栓球节点的结构体系，其构造形式与力学假定相符，能有效减少误差。


2)施工相对其他节点相对灵活，可以散装和整体安装。


3）质量较轻，便于运输


螺栓球缺点：


1 ) 设计需要考虑杆件角度，角度不好螺栓球很大。


2)需要各个配件的精度高，现场安装难度大。


2.2高强度螺栓


高强度螺栓是相对于普通螺栓的一种螺栓。高强度螺栓由高强度钢制造的，多用于钢轨、桥梁及**高压设备




的连接。根据受力特点可分为承压型和摩擦性两种。但是，与普通的螺栓相比，高强螺栓可以比普通螺栓承受更高的强度。高强螺栓通常选用高强度低合金钢和高温合金制造。热处理是采用冷热方法控制相变，赋予高强度螺栓极限服役性能的技术。近年来，国内外研发出了一系列耐延迟断裂性能优良的高强度螺栓钢，耐延迟断裂性能大幅度提高 [2]。


2.3螺栓球节点的工作机理


只有充分了解到螺栓球节点的工作机理我们才能更加充分的理解其半刚性的原因。螺栓球节点通常由螺栓球、螺栓杆、锥头和套筒组成。


螺栓球节点受力时的工作机理比较复杂，通常如下：当拉力作用在锥头的时，会导致锥头与套筒互相分离， 此时它们不参与受力，而螺栓杆与锥头互相紧靠，会一同受力。当锥头受压时，此时套筒和锥头会同时受力， 而螺栓杆和锥头不参与受力。当弯矩作用于锥头的时，由于实体球、螺栓杆、锥头和套筒有部分互相紧靠，有部分区域分离，方向难以把握，这时候依据弯矩方向而定。




3铸钢节点


在复杂的空间结构中，由于节点处支管太多，如果用常规节点会导致大量焊缝密集交叠，会影响正常的施焊， 从而会导致节点的工作性能降低，而采用铸钢节点会使重叠焊接引起的应力集中大大减少。由于铸钢节点可以铸成空间任意形状，这样使任意形状的造型都可以成为现实。通常在节点局部高应力区采用圆形倒角和圆滑截面， 使节点的应力分布更加的合理，另外铸钢材质具有较好的塑形、韧性和可焊性 [3-4]，因此在工程上得到了广泛的应用。


3.1铸钢节点的特性


在建筑钢结构中， 节点形式很多， 例如焊接空心球节点、螺栓球节点、相贯节点、焊板钢板节点等。各个节点都有各自的特点，铸钢节点的主要特性为：


铸钢节点对节点位置、尺寸、形状的限制比较小，因此应用十分的广泛。不但能用于支座节点，还可以用于结构中部节点。


相对在现场焊接的节点来说，由于铸钢节点是在厂内整体浇筑，因此可以使焊缝引起的应力集中大大减少。


3.2铸钢节点的设计


1 ) 铸钢节点的可焊性要强。


2)节点肢杆和桁架杆件间应为对接焊缝，肢杆的端面应做成适当坡口。


3)要进行节点分析和优化设计，同时保证一定的安全度。


3.3铸钢节点的焊接


为了确保焊接的质量，要严格控制铸钢材中 C 、S 、P 的含量，而且对焊条的选材、焊接工艺都要进行严格审核 [5]。焊接前要用加热板对焊缝进行预热， 加热至 100℃， 停止加热 15 分钟， 以保证构件内外温度尽量接近， 然后用手工电弧焊打底，结束后要进行冷却措施。

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