专利名称：一种特大焊接空心钢球节点的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种高耸铁塔和输电大跨越铁塔结构的连接节点，属于钢架连接 结构技术领域。
背景技术：
随着电力建设的飞速发展，大档距、大跨越钢管高塔正被广泛应用。如舟山与大陆联 网大跨越铁塔，最高二基达370米，为目前世界最高输电铁塔。其结构的连接节点是设计 和制造的关键，它关系到构件传递内力是否顺畅合理，对结构的安全运行起到至关重要的 作用。尤其对塔身变坡处和多根构件交汇处的复杂节点，对其的研究就显得十分必要。
钢管铁塔常规的节点处理方法为钢管叠加焊接，见附图1所示，图中所示有钢管体节 点1，周边焊接有多个钢管体构件2。由于多管的重叠，造成构件内力传递的复杂，应力 集中问题突出，同时也不利于加工，尤其对于角点处的焊缝质量难以保证。由于钢球体结 构对称、传力均匀而成为一种理想的节点形式，并通过调整钢球直径来避免钢管重叠，可 使得各受力构件通过球体进行力的传递，力线清晰、简洁。
对于钢管铁塔的节点处理，尤其是多个构件交汇处的复杂节点，利用焊接空心钢球节 点进行过渡是比较理想的方案。对于空心钢球结构，设计的径厚比要求在25 45之间。 一般的铁塔，由于构件尺寸较小，其空心钢球节点的尺寸也比较小，比较容易满足这个要 求。而如舟山联网大跨越塔由于构件尺寸很大，最大的球节点尺寸为2000mra，因此要满足 上述径厚比要求，球体壁厚至少为50mm。这将带来一系列的技术难题，如厚板的层状撕裂 问题，厚板焊接中的应力集中问题，以及单件重量太大出现的安装困难等问题，板厚的问 题超出了钢结构设计技术规范的限制要求，将会给工程带来隐患。 发明内容
本实用新型的目的在于克服上述存在的不足，而提供一种结构简单，能满足结构设计 要求的、可适用于构件尺寸很大的大跨越塔的特大焊接空心钢球节点。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，它包括一通过焊接连接有多个管状 构件的钢球体，所述的钢球体为空心钢球结构，在该空心钢球结构内设置有纵向和横向布 置的加强肋。所述的加强肋由加强筋板通过正交试验的方法布置在钢球体内，在所述的纵向加强肋 上设置有翼缘。
所述的钢球体的壁厚不大于25mm。
本实用新型由于对特大空心钢球的设计壁厚，如取24mm，因而对于径厚比不能满足要 求的情况，采取在球体内设置纵向肋和横向加强肋的措施来解决，用这种方法来控制局部 屈曲的发生，而加强肋的规划采用正交试验的方法来布置；应用ANSYS软件中的4节点弹 塑性壳单元shell 181对空心球节点建立有限元模型进行计算分析，设计出合理的大型球 体结构，满足受力要求。
本实用新型探索和制定大刚度、多构件汇交的大型空心球节点焊接工艺方案，以确保 球节点的焊接质量，解决结构件由于焊接约束度大而引起的焊缝裂纹和焊接变形的控制问 题。
本实用新型所述的大型球节点热浸镀锌方案是通过合理的吊点设置、工艺孔开设来 确保大型球节点构件的镀锌质量完全符合规范要求，同时减少锌耗量。
图l现有技术的结构示意图。
图2是本实用新型的外部结构示意图。
图3是本实用新型的内部加强筋肋布置示意图。
图4是本实用新型的内部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍附图2所示，本实用新型主要包括有一
通过焊接连接有多个管状构件12的钢球体11，所述的钢球体11为空心钢球结构，在该空 心钢球结构内设置有纵向和横向布置的加强肋13、 14，见附图3、 4所示。
所述的加强肋13、 14由加强筋板通过正交试验的方法布置在钢球体11内，在所述的 纵向加强肋13上设置有翼缘。
所述的钢球体11的壁厚不大于25mm。
本实用新型由于对特大空心钢球的设计壁厚，如取24mm，因而对于径厚比不能满足要 求的情况，采取在球体内设置纵向加强肋和横向加强肋的措施来解决，用这种方法来控制 局部屈曲的发生，而加劲肋的规划采用正交试验的方法来布置；应用ANSYS软件中的4节 点弹塑性壳单元shell 181对空心球节点建立有限元模型进行计算分析，设计出合理的大型球体结构，满足受力要求。
本实用新型探索和制定大刚度、多构件汇交的大型空心球节点焊接工艺方案，以确保 球节点的焊接质量，解决结构件由于焊接约束度大而引起的焊缝裂纹和焊接变形的控制问 题。
本实用新型所述的大型球节点热浸镀锌方案是通过合理的吊点设置、工艺孔开设来 确保大型球节点构件的镀锌质量完全符合规范要求，同时减少锌耗量。
国内钢结构行业以往最大设计球径都小于1000mm，按钢球设计的要求其径厚比一般为 25 45。而本次采用的最大球径达到2000mm,若按钢结构设计规范要求钢板厚度不大于 25mm，则球体的径厚比无法达到上述要求，因此必须考虑在钢球内部加焊纵横交错的加劲 肋板。
通过加劲肋的设置，球体的应力下降很快，完全满足实际使用的要求。为了降低纵向 加强肋的部分角点应力，我们在纵向加强肋上设置了翼缘，消除了角点处的应力集中现象。
权利要求1、一种大跨越塔的特大焊接空心钢球节点，它包括有一通过焊接连接有多个管状构件的钢球体，其特征在于所述的钢球体(11)为空心钢球结构，在该空心钢球结构内设置有纵向和横向布置的加强肋(13、14)。
2、 根据权利要求1所述的大跨越塔的特大焊接空心钢球节点，其特征在于所述的加 强肋(13、 14)由加强筋板通过正交试验的方法布置在钢球体(11)内，在所述的纵向加 强肋(13)上设置有翼缘。
3、 根据权利要求]或2所述的大跨越塔的特大焊接空心钢球节点，其特征在于所述 的钢球体(11)的壁厚不大于25mm。
专利摘要一种大跨越塔的特大焊接空心钢球节点，它包括有一通过焊接连接有多个管状构件的钢球体，所述的钢球体为空心钢球结构，在该空心钢球结构内设置有纵向和横向布置的加强肋；所述的加强肋由加强筋板通过正交试验的方法布置在钢球体内，在所述的纵向加强肋上设置有翼缘；所述的钢球体的壁厚不大于25mm；它能确保球节点的焊接质量，解决结构件由于焊接约束度大而引起的焊缝裂纹和焊接变形的控制问题；具有结构简单，结构合理，实用方便、可靠安全，能满足大跨越塔结构设计要求等特点。
文档编号E04B1/38GK201305928SQ20082016811
公开日2009年9月9日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者炳 冯, 包镇回, 尹 叶, 戴刚平, 王淑红, 邢月龙, 勇 郭 申请人:浙江省电力设计院;浙江盛达铁塔有限公司