空間結構中焊接空心球節點以構造簡單、連接方便等優點得到了廣泛應用。目前，國內外已根據大量試驗數據回歸得到了簡單焊接空心球節點的承載力計算公式，制定了設計規范。對于較為復雜的受力情況，國內的劉錫良對6組大直徑空心球進行了理論和試驗研究，建立了基于沖切模型和能量法的承載力公式；衛星對重慶奧林匹克體育中心網殼結構中與10根管相連的鑄鋼球節點承載安全性作出了評價；王元清對大量以圓管為弦管、方管(包括矩形管)為支管的混合空間鋼管節點承載力分析，回歸出了相關的承載力計算公式；董石麟、熊世樹分別對某些焊接空心球節點進行了有限元分析和試驗研究。由于國外焊接的人工費用很高，所以這方面研究相對較少，Gao和 Gho進行了軸力、平面內彎矩和平面外彎矩同時作用下完全相貫K形節點的試驗研究，并提出了應力集中因子的概念。相對而言，大直徑焊接空心球節點多向同時加載的研究較少，實際中缺乏可參考數據，因此對這類節點進行試驗研究是很有必要的。
      本研究在某工程體育館張弦穹頂屋蓋施工過程模擬基礎之上，對其中的大型空心球支座節點進行彈塑性有限元分析及足尺試驗研究，全面把握其受力性能、自身強度及安全儲備，能夠驗證有限元的分析結果，為屋蓋結構設計與施工提供依據，對類似節點設計提供參考。
      試驗節點與12根桿件、一塊拉索肋板和兩塊索耳板相連，索耳板連接徑向索，桿件及拉索軸線定位如圖所示，從圖中可見，7#、8#、9#三桿搭接，且無加勁肋板。
      空心球外徑900mm，厚25mm。為提高球體承載力，在節點鋼球內設置十字加勁肋，肋板厚45mm，其余桿件型號見表，模型桿長取3倍直徑，所有鋼材均為Q345B。
      節點中2#、4#、6#空間位置特殊，且桿荷載較小，為方便試驗加載將這3根桿件荷載按矢量等效原則分解后施加到1#桿、3#桿、12#桿上，并通過有限元分析驗證可行性。節點承載力檢驗荷載P1.6設取為1.6倍設計使用荷載P設，試驗實際加載1.6分取為1.6倍分解荷載P分。
      采用有限元軟件ANSYS中的4節點彈塑性殼單元SHELL143對該節點進行受力分析。網格的劃分采用整體劃分和局部加密相結合、映射劃分和自由劃分同用的方法，其中球體、肋板、索耳板采用自由網格劃分法，桿件采用映射網格劃分法，并對各相交線處網格進行加密處理。整個模型共分為56681個單元，28243個結點。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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