5.2.1 由兩個半球焊接而成的空心球，可根據(jù)受力大小分別采用不加肋空心球(圖5.2.1-1)和加肋空心球(圖5.2.1-2)。空心球的鋼材宜采用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB／T 700規(guī)定的Q235B鋼或《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》GB／T 1591規(guī)定的Q345B、Q345C鋼。產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼網(wǎng)架焊接空心球節(jié)點》JG／T 11的規(guī)定。  圖5.2.1-1 不加肋空心球  圖5.2.1-2 加肋空心球
5.2.4 對加肋空心球，當(dāng)僅承受軸力或軸力與彎矩共同作用但以軸力為主(ηm≥0.8)且軸力方向和加肋方向一致時，其承載力可乘以加肋空心球承載力提高系數(shù)ηd，受壓球取ηd＝1.4，受拉球取ηd＝1.1。 5.2.5 焊接空心球的設(shè)計及鋼管桿件與空心球的連接應(yīng)符合下列構(gòu)造要求： 1 網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼空心球的外徑與壁厚之比宜取25～45；單層網(wǎng)殼空心球的外徑與壁厚之比宜取20～35；空心球外徑與主鋼管外徑之比宜取2.4～3.0；空心球壁厚與主鋼管的壁厚之比宜取1.5～2.0；空心球壁厚不宜小于4mm。 2 不加肋空心球和加肋空心球的成型對接焊接，應(yīng)分別滿足圖5.2.1-1和圖5.2.1-2的要求。加肋空心球的肋板可用平臺或凸臺，采用凸臺時，其高度不得大于1mm。 3 鋼管桿件與空心球連接，鋼管應(yīng)開坡口，在鋼管與空心球之間應(yīng)留有一定縫隙并予以焊透，以實現(xiàn)焊縫與鋼管等強，否則應(yīng)按角焊縫計算。鋼管端頭可加套管與空心球焊接(圖5.2.5)。套管壁厚不應(yīng)小于3mm，長度可為30mm～50mm。 圖5.2.5 鋼管加套管的連接 圖5.2.7-1 匯交桿件連接 圖5.2.7-2 匯交桿件連接增設(shè)支托板 5.2.8 當(dāng)空心球外徑大于300mm，且桿件內(nèi)力較大需要提高承載能力時，可在球內(nèi)加肋；當(dāng)空心球外徑大于或等于500mm，應(yīng)在球內(nèi)加肋。肋板必須設(shè)在軸力最大桿件的軸線平面內(nèi)，且其厚度不應(yīng)小于球壁的厚度。   條文說明   5.2 焊接空心球節(jié)點 5.2.1 目前針對焊接空心球的有關(guān)試驗和理論分析基本集中在焊接空心球和圓鋼管的連接。因此本條明確焊接空心球適用于連接圓鋼管。如需應(yīng)用焊接空心球連接其他類型截面的鋼管，應(yīng)進行專門的研究。 5.2.2 焊接空心球在我國已廣泛用作網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點，近年來在單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中也得到了應(yīng)用，取得了一定的經(jīng)驗。 由于網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)中空心球為多向受力，計算與試驗均很復(fù)雜，為簡化，以往設(shè)計中均以單向受力(受壓或受拉)情況下空心球的承載能力來決定空心球的允許設(shè)計荷載。而單向受力空心球的承載力，原《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ 7-91中的公式是以大量的試驗數(shù)據(jù)(其中絕大多數(shù)為單向受壓且球直徑為500mm以下)用數(shù)理統(tǒng)計方法得出的經(jīng)驗公式。隨著工程應(yīng)用的發(fā)展，出現(xiàn)了直徑大于500mm的空心球，同時隨著計算技術(shù)的進步，已有條件對空心球節(jié)點進行數(shù)值計算分析，原《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 61-2003編制時即采用數(shù)值計算和已有試驗結(jié)果一起參與數(shù)理統(tǒng)計，進行回歸分析，數(shù)值分析結(jié)果表明，在滿足空心球的有關(guān)構(gòu)造要求后，單向拉、壓時空心球均為強度破壞。考慮設(shè)計使用方便，將空心球節(jié)點承載力設(shè)計值公式統(tǒng)一為一種形式。數(shù)值計算分析考慮了節(jié)點破壞時鋼管與球體連接處已進入塑性狀態(tài)，產(chǎn)生較大的塑性變形，故采用了以彈塑性理論為基礎(chǔ)的非線性有限元法。本次規(guī)程編制時仍采用拉、壓承載力設(shè)計值統(tǒng)一公式形式，根據(jù)空心球制作實際情況和鋼板供貨大量出現(xiàn)負(fù)公差的情況，對空心球壁厚的允許減薄量進行了放寬，同時放寬了對較大直徑空心球直徑允許偏差和圓度允許偏差的限制，以及對口錯邊量的限制。據(jù)此，本次修編中又作了上述限制放寬后的計算分析，并與原規(guī)程未放寬時的計算結(jié)果作了比較，在此基礎(chǔ)上對《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 61-2003公式中的相關(guān)系數(shù)作了調(diào)整。 因目前大于500mm直徑的焊接空心球制作質(zhì)量離散性較大，試驗數(shù)據(jù)離散性較大，同時試驗數(shù)據(jù)也較少，因此對于直徑大于500mm的焊接空心球，對其承載力設(shè)計值考慮0.9的折減系數(shù)，以保證足夠的安全度。 經(jīng)本次修訂調(diào)整后的公式，基本覆蓋了數(shù)值分析和試驗結(jié)果，同時與其他經(jīng)驗公式比較也均能覆蓋。由于受拉空心球的試驗較少，大直徑空心球受拉試驗更少，當(dāng)有可靠試驗依據(jù)時，大直徑受拉空心球強度設(shè)計值可適當(dāng)提高。 5.2.3 單層網(wǎng)殼的桿端除承受軸向力外，尚有彎矩、扭矩及剪力作用。在單層球面及柱面網(wǎng)殼中，由于彎矩作用在桿與球接觸面產(chǎn)生的附加正應(yīng)力在不同部分出入較大，一般可增加20％～50％左右。對軸力和彎矩共同作用下的節(jié)點承載力，《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 61-2003根據(jù)經(jīng)驗給出了考慮空心球承受壓彎或拉彎作用的影響系數(shù)ηm＝0.8。本次修訂時，根據(jù)試驗結(jié)果、有限元分析和簡化理論分析，得到了ηm與偏心系數(shù)c相應(yīng)的的計 為了便于設(shè)計人員使用，本規(guī)程中將上述公式以圖形形式表示，設(shè)計人員只要根據(jù)偏心系數(shù)c，即可按圖查到影響系數(shù)ηm。 5.2.4 《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 61-2003采用了承載力提高系數(shù)ηd考慮空心球設(shè)加勁肋的作用，受壓球取ηd＝1.4，受拉球取ηd＝1.1?？紤]到承受彎矩為主的空心球目前還缺少工程實踐，加勁肋對彎矩作用下節(jié)點承載力的影響尚無足夠的試驗結(jié)果，實際工程中也難以保證加勁肋位于彎矩作用平面內(nèi)，因此在彎矩較大的情況下，不考慮加勁肋的作用，以確保安全。對以軸力為主而彎矩較小的情況(ηm≥0.8)，仍可考慮加勁肋承載力提高系數(shù)。 5.2.5 本條中所提出的一些構(gòu)造要求是為了避免空心球在受壓時會由于失穩(wěn)而破壞。為了使鋼管桿件與空心球連接焊縫做到與鋼管等強，規(guī)定鋼管應(yīng)開坡口(從工藝要求考慮鋼管壁厚大于6mm的必須開坡口)，焊縫要焊透。根據(jù)大量工程實踐的經(jīng)驗，鋼管端部加套管是保證焊縫質(zhì)量、方便拼裝的好辦法。當(dāng)采用的焊接工藝可以保證焊接質(zhì)量時，也可以不加套管。此外本條對管、球坡口焊縫尺寸與角焊縫高度也作了具體規(guī)定。 5.2.8 加肋空心球的肋板應(yīng)設(shè)置在空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)最大桿件與主要受力桿件組成的軸線平面內(nèi)。對于受力較大的特殊節(jié)點，應(yīng)根據(jù)各主要桿件在空心球節(jié)點的連接情況，驗算肋板平面外空心球節(jié)點的承載能力。