钢结构连接设计手册-基本要求

1）为可靠地传递杆件的内力和使空心球能有效地布置所连接的圆钢管杆件，设计焊接空心球时，应满足以下要求。

①空心球的壁厚一般为空心球外径的1/45～1/25；连接于空心球的圆钢管杆件的最大壁厚一般为空心球壁厚的1/2.0～1/1.2。空心球的壁厚一般不应小于4mm。

另外，一般情况下，连接于空心球的圆钢管弦杆的壁厚应大于圆钢管腹杆的壁厚。

②在确定空心球的外径时，为避免连接于球面的圆钢管杆件相交重叠，便于施焊和确保焊接质量，连接于空心球面上的两相邻圆钢管杆件间的净距不应小于10mm。

根据连接于空心球面上的两相邻圆钢管杆件间的净距、两相邻圆钢管杆件轴线的夹角、两相邻圆钢管杆件的外径，可按式（4-34）计算空心球的最小外径（图4-20）。

图4-20 最小球径计算

式中 d₁——连接于球面上的两相邻圆钢管杆件的较大外径（mm）；

d₂——连接于球面上的两相邻圆钢管杆件的较小外径（mm）；

a——连接于球面上的两相邻圆钢管杆件间的净距，可取a=15mm；

θ——连接于球面上的两相邻圆钢管杆件轴线的夹角（°）。

③有下列情况之一的，一般应在空心球内加设环形加劲肋板。

a.空心球的外径不小于300mm，且连接于空心球的圆钢管杆件的内力较大时。

b.空心球的壁厚t_b小于与球相连的圆钢管腹杆壁厚t_s的2倍和空心球的外径D_b大于与球相连的圆钢管腹杆外径d_s的3倍（图4-21），即t_b＜2t_s，D_b＞3d_s时。

c.在同一网架中，需要在空心球内加设环形加劲肋板以满足球体的承载力设计值时。

d.采用无肋空心球不能满足要求的承载力设计值时。

(www.zuozong.com)

图4-21 环形加劲肋板

加设的环形加劲肋板的厚度，一般不应小于空心球的壁厚，一般取与空心球的壁厚相同。而且应将内力较大的圆钢管杆件设置在环形加劲肋板的平面内，在工程实践中，一般会设置在较大内力弦杆的轴线平面内。

④无肋空心球和有肋空心球的成型对接焊缝，应满足图4-22所示的要求。

图4-22 空心球成型对接焊缝

a）无肋空心球 b）有肋空心球

2）圆钢管杆件与空心球的焊接连接，一般情况下要满足与被连接的圆钢管杆件截面等强度的要求。

对小跨度的轻型网架而言，圆钢管杆件与空心球的连接，可以采用角焊缝直接连接。这时，角焊缝的焊脚尺寸h_f应符合以下要求（t为与空心球相连的圆钢管杆件的壁厚）：

①当t≤4mm时，h_f≤1.5t且不应小于4mm。

②当t＞4mm时，h_f≤1.2t且不应小于6mm。

对中跨度以上的网架，或与空心球相连的圆钢管杆件的内力较大，且管壁厚度大于或等于6mm时，应在圆钢管杆件端部作30°的坡口，并增设短衬管和采用完全焊透的对接焊缝连接。此时其连接细部构造应满足图4-23a所示的要求。但有时对某些内力较大的杆件，为了确定焊缝与母材等强度，不但要采用对接焊缝，还采用部分角焊缝予以加强；此时的连接细部构造如图4-23b所示。

图4-23 增设短衬管的对接焊缝连接

3）连接于球体的某些内力较大的圆钢管杆件，当其相互间的净距较小而不能满足焊接的构造要求时，为确保其连接的可靠性和提高连接节点的刚度，可采用图4-24所示局部增设加劲肋的做法。

图4-24 局部增设加劲肋的连接节点

4）在同一网架中，有时为了最大限度地统一钢球的直径，当有个别内力较大的圆钢管杆件在球面上相交重叠时，可采用增设支托板的做法，以获得等效的加大球体连接外径的效果，避免两相邻圆钢管杆件在球面上的相交重叠（图4-25）。此时支托板与球面的连接焊缝、圆钢管杆件与支托板的连接焊缝，应保证与被连接圆钢管杆件截面等强度。同时，支托板的厚度应比空心球的壁厚大2～4mm。