5.3.1 螺栓球節(jié)點(圖5.3.1)應由鋼球、高強度螺栓、套筒、緊固螺釘、錐頭或封板等零件組成，可用于連接網(wǎng)架和雙層網(wǎng)殼等空間網(wǎng)格結構的圓鋼管桿件。
5.3.2 用于制造螺栓球節(jié)點的鋼球、高強度螺栓、套筒、緊固螺釘、封板、錐頭的材料可按表5.3.2的規(guī)定選用，并應符合相應標準技術條件的要求。產(chǎn)品質(zhì)量應符合現(xiàn)行行業(yè)標準《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點》JG/T 10 的規(guī)定。
圖5.3.1 螺栓球節(jié)點
1-鋼球； 2-高強度螺栓；3-套筒；
4-緊固螺釘；5-錐頭；6-封板； 表5.3.2 螺栓球節(jié)點零件材料
圖5.3.3 螺栓球與直徑有關的尺寸
5.3.5 受壓桿件的連接螺栓直徑，可按其內(nèi)力設計值絕對值求得螺栓直徑計算值后，按表5.3.4的螺栓直徑系列減少1～3個級差。
5.3.6 套筒(即六角形無紋螺母)外形尺寸應符合扳手開口系列，端部要求平整，內(nèi)孔徑可比螺栓直徑1mm。
套筒可按現(xiàn)行國家標準《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》GB／T 16939的規(guī)定與高強度螺栓配套采用，對于受壓桿件的套筒應根據(jù)其傳遞的最大壓力值驗算其抗壓承載力和端部有效截面的局部承壓力。
對于開設滑槽的套筒應驗算套筒端部到滑槽端部的距離，應使該處有效截面的抗剪力不低于緊固螺釘?shù)目辜袅?，且不小?.5倍滑槽寬度。
圖5.3.6 套筒長度及螺栓長度
圖5.3.7 桿件端部連接焊縫
表5.3.7 封板及錐頭底板厚度
5.3.8 緊固螺釘宜采用高強度鋼材，其直徑可取螺栓直徑的0.16~0.18倍，其不宜小于3mm。緊固螺釘規(guī)格可采用M5~M10.
條文說明
5.3 螺栓球節(jié)點
5.3.1 利用高強度螺栓將圓鋼管與螺栓球連接而成的螺栓球節(jié)點，在構造上比較接近于鉸接計算模型，因此適用于雙層以及兩層以上的空間網(wǎng)格結構中圓鋼管桿件的節(jié)點連接。
5.3.2 螺栓球節(jié)點的材料在選用時考慮以下因素：
螺栓球節(jié)點上沿各匯交桿件的軸向端部設有相應螺孔，當分別擰入桿件中的高強度螺栓后即形成網(wǎng)架整體。鋼球的硬度可略低于螺栓的硬度，材料強度也較螺栓低，因而球體原坯材料選用45號鋼，且不進行熱處理，可以滿足設計要求，并便于加工制作。球體原坯宜采用鍛造成型。
錐頭或封板是圓鋼管桿件通過高強度螺栓與鋼球連接的過渡零件，它與鋼管焊接成一體，因此其鋼號宜與鋼管一致，以方便施焊。
套筒主要傳遞壓力，因此對于與較小直徑高強度螺栓(≤M33)相應的套筒，可選取Q235鋼。對于與較大直徑高強度螺栓(≥M36)相應的套筒，為避免由于套筒承壓面積的增大而加大鋼球直徑，宜選用Q345鋼或45號鋼。
高強度螺栓的鋼材應保證其抗拉強度、屈服強度與淬透性能滿足設計技術條件的要求。結合目前國內(nèi)鋼材的供應情況和實際使用效果，推薦采用40Cr鋼、35CrMo鋼，同時考慮到多年使用和廠家習慣用材，對于M12～M24的高強度螺栓還可采用20MnTiB鋼，M27～M36的高強度螺栓還可采用35VB鋼。
緊固螺釘也宜選用高強度鋼材，以免擰緊高強度螺栓時被剪斷。
5.3.4 現(xiàn)行國家標準《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》GB／T 16939將高強度螺栓的性能等級按照其直徑大小分為10.9級與9.8級兩個等級，這是根據(jù)我國高強度螺栓生產(chǎn)的實際情況而確定的。
高強度螺栓在制作過程中要經(jīng)過熱處理，使成調(diào)質(zhì)鋼。熱處理的方式是先淬火，再高溫回火。淬火可以提高鋼材強度，但降低了它的韌性，再回火可恢復鋼的韌性。對于采用規(guī)程推薦材料的高強度螺栓，影響其能否淬透的主要因素是螺栓直徑的大小。
當螺栓直徑較小(M12～M36)時，其截面芯部能淬透，因此在此直徑范圍內(nèi)的高強度螺栓性能等級定為10.9級。對大直徑高強度螺栓(M39～M64×4)，由于芯部不能淬透，從穩(wěn)妥、可靠、安全出發(fā)將其性能等級定為9.8級。
本規(guī)程采用高強度螺栓經(jīng)熱處理后的抗拉強度設計值為430N／mm2，為使9.8級的高強度螺栓與其具有相同的抗力分項系數(shù)，其抗拉強度設計值相應定為385N／mm2。由于本規(guī)程中已考慮了螺栓直徑對性能等級的影響，在計算高強度螺栓抗拉設計承載力時，不必再乘以螺栓直徑對承載力的影響系數(shù)。
高強度螺栓的最高性能等級采用10.9級，即經(jīng)過熱處理后的鋼材極限抗拉強度fu達1040N／mm2～1240N／mm2，規(guī)定不低于1000N／mm2，屈服強度與抗拉強度之比為0.9，以防止高強度螺栓發(fā)生延遲斷裂。所謂延遲斷裂是指鋼材在一定的使用環(huán)境下，雖然使用應力遠低于屈服強度，但經(jīng)過一段時間后，外表可能尚未發(fā)現(xiàn)明顯塑性變形，鋼材卻發(fā)生了突然脆斷現(xiàn)象。導致延遲斷裂的重要因素是應力腐蝕，而應力腐蝕則隨高強度螺栓抗拉強度的提高而增加。因此性能等級為10.9級與9.8級的高強度螺栓，其抗拉強度的下限值分別取1000N／mm2與900N／mm2，可使螺栓保持一定的斷裂韌度。
5.3.5 根據(jù)螺栓球節(jié)點連接受力特點可知，桿件的軸向壓力主要是通過套筒端面承壓來傳遞的，螺栓主要起連接作用。因此對于受壓桿件的連接螺栓可不作驗算。但從構造上考慮，連接螺栓直徑也不宜太小，設計時可按該桿件內(nèi)力絕對值求得螺栓直徑后適當減小，建議減小幅度不大于表5.3.4中螺栓直徑系列的3個級差。減少螺栓直徑后的套筒應根據(jù)傳遞的壓力值驗算其承壓面積，以滿足實際受力要求，此時套筒可能有別于一般套筒，施工安裝時應予以注意。
5.3.7 鋼管端部的錐頭或封板以及它們與鋼管間的連接焊縫均為桿件的重要組成部分，應確保錐頭或封板以及連接焊縫與鋼管等強，一般封板用于連接直徑小于76mm的鋼管，錐頭用于連接直徑大于或等于76mm的鋼管。
封板與錐頭的計算可考慮塑性的影響，其底板厚度都不應太薄，否則在較小的荷載作用下即可能使塑性區(qū)在底板處貫通，從而降低承載力。
錐頭底板厚度和錐壁厚度變化應與內(nèi)力變化協(xié)調(diào)，錐壁與錐頭底板及鋼管交接處應和緩變化，以減少應力集中。
本規(guī)程中的表5.3.7摘自《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》GB／T 16939-1997附錄A表3。
圖5.3.1 螺栓球節(jié)點
1-鋼球； 2-高強度螺栓；3-套筒；4-緊固螺釘；5-錐頭；6-封板； 表5.3.2 螺栓球節(jié)點零件材料
圖5.3.3 螺栓球與直徑有關的尺寸
5.3.5 受壓桿件的連接螺栓直徑，可按其內(nèi)力設計值絕對值求得螺栓直徑計算值后，按表5.3.4的螺栓直徑系列減少1～3個級差。
5.3.6 套筒(即六角形無紋螺母)外形尺寸應符合扳手開口系列，端部要求平整，內(nèi)孔徑可比螺栓直徑1mm。
套筒可按現(xiàn)行國家標準《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》GB／T 16939的規(guī)定與高強度螺栓配套采用，對于受壓桿件的套筒應根據(jù)其傳遞的最大壓力值驗算其抗壓承載力和端部有效截面的局部承壓力。
對于開設滑槽的套筒應驗算套筒端部到滑槽端部的距離，應使該處有效截面的抗剪力不低于緊固螺釘?shù)目辜袅?，且不小?.5倍滑槽寬度。
圖5.3.6 套筒長度及螺栓長度
圖5.3.7 桿件端部連接焊縫
表5.3.7 封板及錐頭底板厚度
5.3.8 緊固螺釘宜采用高強度鋼材，其直徑可取螺栓直徑的0.16~0.18倍，其不宜小于3mm。緊固螺釘規(guī)格可采用M5~M10.
條文說明
5.3 螺栓球節(jié)點
5.3.1 利用高強度螺栓將圓鋼管與螺栓球連接而成的螺栓球節(jié)點，在構造上比較接近于鉸接計算模型，因此適用于雙層以及兩層以上的空間網(wǎng)格結構中圓鋼管桿件的節(jié)點連接。
5.3.2 螺栓球節(jié)點的材料在選用時考慮以下因素：
螺栓球節(jié)點上沿各匯交桿件的軸向端部設有相應螺孔，當分別擰入桿件中的高強度螺栓后即形成網(wǎng)架整體。鋼球的硬度可略低于螺栓的硬度，材料強度也較螺栓低，因而球體原坯材料選用45號鋼，且不進行熱處理，可以滿足設計要求，并便于加工制作。球體原坯宜采用鍛造成型。
錐頭或封板是圓鋼管桿件通過高強度螺栓與鋼球連接的過渡零件，它與鋼管焊接成一體，因此其鋼號宜與鋼管一致，以方便施焊。
套筒主要傳遞壓力，因此對于與較小直徑高強度螺栓(≤M33)相應的套筒，可選取Q235鋼。對于與較大直徑高強度螺栓(≥M36)相應的套筒，為避免由于套筒承壓面積的增大而加大鋼球直徑，宜選用Q345鋼或45號鋼。
高強度螺栓的鋼材應保證其抗拉強度、屈服強度與淬透性能滿足設計技術條件的要求。結合目前國內(nèi)鋼材的供應情況和實際使用效果，推薦采用40Cr鋼、35CrMo鋼，同時考慮到多年使用和廠家習慣用材，對于M12～M24的高強度螺栓還可采用20MnTiB鋼，M27～M36的高強度螺栓還可采用35VB鋼。
緊固螺釘也宜選用高強度鋼材，以免擰緊高強度螺栓時被剪斷。
5.3.4 現(xiàn)行國家標準《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》GB／T 16939將高強度螺栓的性能等級按照其直徑大小分為10.9級與9.8級兩個等級，這是根據(jù)我國高強度螺栓生產(chǎn)的實際情況而確定的。
高強度螺栓在制作過程中要經(jīng)過熱處理，使成調(diào)質(zhì)鋼。熱處理的方式是先淬火，再高溫回火。淬火可以提高鋼材強度，但降低了它的韌性，再回火可恢復鋼的韌性。對于采用規(guī)程推薦材料的高強度螺栓，影響其能否淬透的主要因素是螺栓直徑的大小。
當螺栓直徑較小(M12～M36)時，其截面芯部能淬透，因此在此直徑范圍內(nèi)的高強度螺栓性能等級定為10.9級。對大直徑高強度螺栓(M39～M64×4)，由于芯部不能淬透，從穩(wěn)妥、可靠、安全出發(fā)將其性能等級定為9.8級。
本規(guī)程采用高強度螺栓經(jīng)熱處理后的抗拉強度設計值為430N／mm2，為使9.8級的高強度螺栓與其具有相同的抗力分項系數(shù)，其抗拉強度設計值相應定為385N／mm2。由于本規(guī)程中已考慮了螺栓直徑對性能等級的影響，在計算高強度螺栓抗拉設計承載力時，不必再乘以螺栓直徑對承載力的影響系數(shù)。
高強度螺栓的最高性能等級采用10.9級，即經(jīng)過熱處理后的鋼材極限抗拉強度fu達1040N／mm2～1240N／mm2，規(guī)定不低于1000N／mm2，屈服強度與抗拉強度之比為0.9，以防止高強度螺栓發(fā)生延遲斷裂。所謂延遲斷裂是指鋼材在一定的使用環(huán)境下，雖然使用應力遠低于屈服強度，但經(jīng)過一段時間后，外表可能尚未發(fā)現(xiàn)明顯塑性變形，鋼材卻發(fā)生了突然脆斷現(xiàn)象。導致延遲斷裂的重要因素是應力腐蝕，而應力腐蝕則隨高強度螺栓抗拉強度的提高而增加。因此性能等級為10.9級與9.8級的高強度螺栓，其抗拉強度的下限值分別取1000N／mm2與900N／mm2，可使螺栓保持一定的斷裂韌度。
5.3.5 根據(jù)螺栓球節(jié)點連接受力特點可知，桿件的軸向壓力主要是通過套筒端面承壓來傳遞的，螺栓主要起連接作用。因此對于受壓桿件的連接螺栓可不作驗算。但從構造上考慮，連接螺栓直徑也不宜太小，設計時可按該桿件內(nèi)力絕對值求得螺栓直徑后適當減小，建議減小幅度不大于表5.3.4中螺栓直徑系列的3個級差。減少螺栓直徑后的套筒應根據(jù)傳遞的壓力值驗算其承壓面積，以滿足實際受力要求，此時套筒可能有別于一般套筒，施工安裝時應予以注意。
5.3.7 鋼管端部的錐頭或封板以及它們與鋼管間的連接焊縫均為桿件的重要組成部分，應確保錐頭或封板以及連接焊縫與鋼管等強，一般封板用于連接直徑小于76mm的鋼管，錐頭用于連接直徑大于或等于76mm的鋼管。
封板與錐頭的計算可考慮塑性的影響，其底板厚度都不應太薄，否則在較小的荷載作用下即可能使塑性區(qū)在底板處貫通，從而降低承載力。
錐頭底板厚度和錐壁厚度變化應與內(nèi)力變化協(xié)調(diào)，錐壁與錐頭底板及鋼管交接處應和緩變化，以減少應力集中。
本規(guī)程中的表5.3.7摘自《鋼網(wǎng)架螺栓球節(jié)點用高強度螺栓》GB／T 16939-1997附錄A表3。
鋼結構防火涂料 GB149
