一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点及其施工方法与流程

本发明涉及钢结构空间结构，具体涉及一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点及其施工方法。

背景技术：

1、焊接空心球节点是网格结构设计施工首选节点类型之一，由两块冲压成型的半球形钢板对焊形成，由于其构造简单，施工方便，节点无偏心等显著优势而被广泛应用于空间结构工程中。对于受力较大或大直径的焊接空心球节点，《空间网格结构技术规程》建议在球节点内设置加劲肋以提高节点承载力。

2、空间网格结构形式复杂多样，汇集于节点处的网架杆件数量多且来杆方向各异，传统加劲肋受空心球内部空间限制，只能在节点内设置有限几个，且主要设置于轴力最大杆件所在平面，无法根据所连接杆件实现针对性设置。对于球节点无杆件连接区域会造成节点局部刚度冗余，而对于其他轴力较大杆件的连接位置由于缺少支撑，还可能发生因节点局部刚度不足而引起的节点破坏。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有焊接空心球的加劲肋设置方式有限，缺乏灵活性，会造成空心球节点部分区域刚度冗余或不足的问题，进而提供一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点及其施工方法。

2、本发明的技术方案是：

3、一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点，它包括焊接空心球1、带螺孔中心球体3、多个带螺纹钢棒2和多个限位螺母4，焊接空心球1由两个半球壳对接拼接而成，带螺孔中心球体3安装于焊接空心球1内部，焊接空心球1内壁与带螺孔中心球体3外壁之间布置有多对带螺纹钢棒2，每对带螺纹钢棒2呈中心对称分布，带螺纹钢棒2一端通过拧入带螺孔中心球体3的螺孔中与带螺孔中心球体3连接，带螺纹钢棒2另一端与焊接空心球1内壁抵紧，每个带螺纹钢棒2靠近带螺孔中心球体3的一端螺纹安装有限位螺母4，带螺纹钢棒2通过限位螺母4锁紧在带螺孔中心球体3上。

4、进一步地，带螺纹钢棒2布置方式为：多个带螺纹钢棒2以带螺孔中心球体3球心为中心，向四周呈放射状布置。

5、进一步地，带螺纹钢棒2布置方式根据焊接空心球节点受力状态确定，带螺纹钢棒2与焊接空心球1外壁连接杆件对应布置，带螺纹钢棒2与对应的连接杆件同轴。

6、进一步地，带螺纹钢棒2采用实心钢棒或空心钢管加工而成。

7、进一步地，带螺孔中心球体3采用空心球或实心球加工而成。

8、进一步地，焊接空心球节点安装完成后，带螺孔中心球体3球心位置与焊接空心球1球心位置重合。

9、进一步地，带螺纹钢棒2拧入带螺孔中心球体3的深度根据焊接空心球1和带螺孔中心球体3尺寸确定，且带螺纹钢棒2直径不大于带螺纹钢棒2拧入带螺孔中心球体3螺孔的深度。

10、本发明还提供了一种基于具体实施方式一至七任意一项具体实施方式所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点的施工方法，所述方法是通过以下步骤实现的，

11、步骤一、根据加工尺寸要求在工厂中加工焊接空心球1、带螺纹钢棒2、带螺孔中心球体3和限位螺母4，其中，焊接空心球1包含大小相同的左右两个半球壳，带螺纹钢棒2切割至合适长度，带螺孔中心球体3螺孔尺寸与带螺纹钢棒2螺纹相适配，限位螺母4尺寸与带螺纹钢棒2尺寸相适配；

12、步骤二、将限位螺母4拧入带螺纹钢棒2的最内一端，并将带有限位螺母4的带螺纹钢棒2拧入带螺孔中心球体3的螺孔中，根据预先设定好的带螺纹钢棒2布置方式，确定带螺纹钢棒2在带螺孔中心球体3上的位置，保证带螺纹钢棒2成对且对称连接于带螺孔中心球体3对侧；

13、步骤三、调整带螺纹钢棒2的拧入深度，保证焊接空心球1的左右两半球壳扣接后，带螺纹钢棒2一端与焊接空心球1内壁抵紧，带螺纹钢棒2拧入目标深度后，反向转动限位螺母4，使限位螺母4与带螺孔中心球体3外壁抵紧承压，避免后续安装中带螺纹钢棒2发生转动；

14、步骤四、将组装完成的带螺孔中心球体3放置于焊接空心球1的左右两半球壳中间，扣接焊接空心球1的左右两半球壳，并在接焊接空心球1外表面标记带螺纹钢棒2的支撑点位置；

15、步骤五、检查带螺纹钢棒2和带螺孔中心球体3安装位置无误后，焊接连接焊接空心球1的左右两半球壳，完成空心球节点的施工。

16、进一步地，步骤二中的带螺纹钢棒2布置方式为：将多个带螺纹钢棒2以带螺孔中心球体3球心为中心向四周呈放射状布置在带螺孔中心球体3上。

17、进一步地，步骤二中的带螺纹钢棒2布置方式为：根据焊接空心球节点受力状态确定，将带螺纹钢棒2与焊接空心球1外壁连接杆件对应布置，带螺纹钢棒2与对应的连接杆件同轴。

18、本发明与现有技术相比具有以下效果：

19、1.本发明所述采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点适用于受压状态，设置多个带螺纹钢棒对焊接空心球进行加强，提高节点刚度均匀性，可有效改善现有内衬环肋加劲的焊接空心球节点加劲肋设置数量有限，节点刚度不均匀的现状。

20、2.本发明所述采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点可根据焊接空心球所连接杆件设置内部支撑，也可以采取均匀布置方案以增加节点整体刚度来适应较大的受力工装，可有效提高球节点的受力效率和材料利用率，当杆件位置与带螺纹钢棒设置不对应时，也能够有效起到支撑作用，具有万向适应性。

21、3.本发明所述采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点使用带螺纹钢棒配合带螺孔中心球对焊接空心球提供支撑，对于某一尺寸范围的螺栓球，可配置带螺孔中心球体标准件，通过调整钢棒拧入深度适应此尺寸范围的焊接空心球，当焊接空心球球体形状或焊接球使用工况改变时，如当本焊接球设置于支座处时，也可通过调整支撑布置方案或改变各处钢棒拧入深度对应适配，施工方法简单、部件可标准化且对多种球径、多种球体形状以及多种使用工况的焊接空心球均有较好的适配性，参见图4。

技术特征：

1.一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点，其特征在于：它包括焊接空心球(1)、带螺孔中心球体(3)、多个带螺纹钢棒(2)和多个限位螺母(4)，焊接空心球(1)由两个半球壳对接拼接而成，带螺孔中心球体(3)安装于焊接空心球(1)内部，焊接空心球(1)内壁与带螺孔中心球体(3)外壁之间布置有多对带螺纹钢棒(2)，每对带螺纹钢棒(2)呈中心对称分布，带螺纹钢棒(2)一端通过拧入带螺孔中心球体(3)的螺孔中与带螺孔中心球体(3)连接，带螺纹钢棒(2)另一端与焊接空心球(1)内壁抵紧，每个带螺纹钢棒(2)靠近带螺孔中心球体(3)的一端螺纹安装有限位螺母(4)，带螺纹钢棒(2)通过限位螺母(4)锁紧在带螺孔中心球体(3)上。

2.根据权利要求1所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点，其特征在于：带螺纹钢棒(2)布置方式为：多个带螺纹钢棒(2)以带螺孔中心球体(3)球心为中心，向四周呈放射状布置。

3.根据权利要求1所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点，其特征在于：带螺纹钢棒(2)布置方式根据焊接空心球节点受力状态确定，带螺纹钢棒(2)与焊接空心球(1)外壁连接杆件对应布置，带螺纹钢棒(2)与对应的连接杆件同轴。

4.根据权利要求2或3所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点，其特征在于：带螺纹钢棒(2)采用实心钢棒或空心钢管加工而成。

5.根据权利要求4所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点，其特征在于：带螺孔中心球体(3)采用空心球或实心球加工而成。

6.根据权利要求5所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点，其特征在于：焊接空心球节点安装完成后，带螺孔中心球体(3)球心位置与焊接空心球(1)球心位置重合。

7.根据权利要求6所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点，其特征在于：带螺纹钢棒(2)拧入带螺孔中心球体(3)的深度根据焊接空心球(1)和带螺孔中心球体(3)尺寸确定，且带螺纹钢棒(2)直径不大于带螺纹钢棒(2)拧入带螺孔中心球体(3)螺孔的深度。

8.一种基于权利要求1-7任意一项权利要求所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点的施工方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的，

9.根据权利要求8所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点的施工方法，其特征在于：步骤二中的带螺纹钢棒(2)布置方式为：将多个带螺纹钢棒(2)以带螺孔中心球体(3)球心为中心向四周呈放射状布置在带螺孔中心球体(3)上。

10.根据权利要求8所述的一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点的施工方法，其特征在于：步骤二中的带螺纹钢棒(2)布置方式为：根据焊接空心球节点受力状态确定，将带螺纹钢棒(2)与焊接空心球(1)外壁连接杆件对应布置，带螺纹钢棒(2)与对应的连接杆件同轴。

技术总结
一种采用带螺纹钢棒支撑的焊接空心球节点及其施工方法，它涉及钢结构空间结构技术领域。本发明解决了现有焊接空心球存在加劲肋设置方式有限，缺乏灵活性，会造成空心球节点部分区域刚度冗余或不足的问题。本发明的带螺孔中心球体安装于焊接空心球内部，焊接空心球内壁与带螺孔中心球体外壁之间布置有多对带螺纹钢棒，每对带螺纹钢棒呈中心对称分布，带螺纹钢棒一端通过拧入带螺孔中心球体的螺孔中与带螺孔中心球体连接，带螺纹钢棒另一端与焊接空心球内壁抵紧，每个带螺纹钢棒靠近带螺孔中心球体的一端螺纹安装有限位螺母，带螺纹钢棒通过限位螺母锁紧在带螺孔中心球体上。本发明设置多个带螺纹钢棒对焊接空心球进行加强以提高节点刚度均匀性。

技术研发人员：李源远,曹殿江,曹正罡
受保护的技术使用者：哈尔滨建创钢结构有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14