河北张家口建筑钢结构大型铸钢件

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河北张家口建筑钢结构大型铸钢件

随着空间结构的不断发展，结构的跨度愈来愈大，形式日趋多样，结构中构件与构件之间节点的连接方式和力学性能都日趋复杂，传统的焊接球节点、钢管相贯节点等多种节点形式已难以在构造及制作工艺上满足复杂的受力体系。节点构造的好坏，对结构的受力性能、施工工艺、工程造价都有着相当大的影响。因此，具有良好适用性的铸钢节点形式越来越受到工程界的青睐。

铸钢空心球节点是一种新兴的节点形式,而焊接空心球节点是工程中已被广泛釆用的节点形式。本文 将铸钢空心球节点与焊接球节点在材质与节点构造两方面进行了比较分析,研究了两节点材质与构造的差异。然 后利用有限元软件ANSYS对比分析了两类节点的应力分布特点及破坏机理，得到了铸钢空心球节点的受力特性。 后通过与焊接球节点设计方法的比较，探讨了铸钢空心球节点的设计与计算方法。本文的研究结果不仅对推广 铸钢空心球节点在工程中的应用具有指导意义，而且可为我国即将编制的铸钢节点规范提供参考。

铸钢空心球节点是一种新兴的节点形式，该节点以其合理性与适用性越来越受到工程界的关注。然而目前对该类型节点的研究还很缺乏还没有相关文献系统介绍铸钢空心球节点的,特别是近几年来,随着结构跨度的增大、形式的增多、造型的复杂性能，为此对该节点进行研究是很有必要的。

铸钢空心球节点与焊接空心球节点的材质比较
目前，我国铸钢空心球节点的材质标准主要参照德国DIN17182标准,该标准对材质的化学成份及机械性能要求非常严格，其中C的含量控制在0.15%-0.2%范围内，S、P含量控制在0.02%以下，因此符合该标准的铸钢材质不仅使铸钢件具有良好的塑性和韧性，而且确保了节点的可焊性，可以满足铸钢球节点与钢管两种不同材质的焊接要求。焊接球节点的材质主要选用现行国家标准《碳素结构钢》GB700规定的Q235B号钢或《低合金度结构IGB/T1591规定的Q345钢。

铸钢铸钢空心球节点与焊接空心球节点的构造及其与钢管连接的比较
2.1铸钢空心球节点与焊接空心球节点的构造比较铸钢空心球节点与焊接空心球节点虽然在形状上非常相似，都是闭合的球体结构,但在构造上存在着根本区别。两节点的焊缝位置不同，其中焊接空心球节点由于是将钢管进行加工后,直接焊在球上,焊缝位于管球相交处;而铸钢空心球节点由于钢管根部与球整体浇铸在一起，焊缝位于铸钢管上。铸钢球节点焊缝位置的外移，不仅为节点增加 了更多的施焊空间，而且可免去重叠焊缝引起的应力集中。其次,为了改善节点的受力特性以及铸钢件的清理，铸钢球节点在铸钢管与球交界处、铸钢管与铸钢管搭接处的内外侧都有圆滑过渡，即存 在倒角。图1为铸钢空心球节点的示意图。
2.2铸钢空心球节点和焊接空心球节点与钢管连接的比较在钢管与焊接空心球的连接中，钢管端面应做剖口，并在钢管与空心球之间留有一定缝隙予以焊透，以实现焊缝与钢管等强。为焊缝质量，钢管端头可加套管与空心球焊接。而铸钢球节点中的铸钢管壁厚比相应钢管的要大，若将钢管与铸钢件直接焊接，势必在此处产生较大的焊接应力，因此在铸钢球节点与钢管的焊接处通常做焊接槽口，即在焊口部位处，铸钢管壁厚应平滑过渡到与钢管当的壁厚，槽口尺寸根据铸钢管壁厚与相连钢管壁厚确定。图2为铸钢球节点中常用的焊接接口形式。