CN116220195B - 焊接空心球节点及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑构件制造技术领域，具体涉及焊接空心球节点及其加工方法。焊接空心球节点包括空心球壳、穿心主管和环形肋板，当空心球壳的直径≤500mm时由两个半球壳拼接而成，当空心球壳直径＞500mm时由端部球壳和中间球壳环拼接而成。这种节点结构能够对焊接空心球节点进行空间多维加劲，不需通过增加空心球壳的直径和壁厚来保证结构承载能力，从而克服了现有焊接空心球节点的结构受力不利、造价较高的技术缺陷。焊接空心球节点的加工方法能够根据空心球壳的直径选用单肋板或者多肋板的焊接空心球节点，从而使得对于任意的焊接空心球节点，皆能够保证其承载力和刚度。

Description

焊接空心球节点及其加工方法
技术领域
本发明涉及建筑构件制造技术领域，尤其涉及一种焊接空心球节点及其加工方法。
背景技术
焊接空心球节点具有连接刚度大、杆件对中方便、构造简单等特点，广泛地应用于大跨度建筑的网架或网壳结构，如飞机库、候机楼、体育场馆、会展中心等。如图15所示，焊接空心球节点一般由空心球壳100和一端采用焊缝连接在空心球壳外表面上的主管200、次管300等多个连接管组成。
由于结构跨度增大、连接杆数量增加、使用要求变化等因素的影响，使得汇交于同一节点的杆件数量及主受力方向多。现有为了保证焊接空心球节点的结构刚度，一般采用如下两种方式进行加劲：其一，通过增加空心球壳的直径和壁厚来保证，这种方式会增大节点自重以及材料用量，致使结构受力不利、造价增加；其二，在最大杆件与主要受力杆件轴线组成的平面内采用焊缝连接位于空心球壳外的肋板，以对采用焊缝连接空心球加劲，这种方式当平面外有受力较大的杆件时，仍会发生肋板平面外空心球节点的承载力不足，从而仍需增加空心球壳的壁厚来满足结构刚度，尤其是当连接管对空心球壳有弯矩作用时，由于局部应力较高所以需大幅增大空心球壳的壁厚，代价过大。
发明内容
为克服现有焊接空心球节点加劲方式存在的结构受力不利、造价较高的技术缺陷，本发明提供了一种焊接空心球节点及其加工方法。
本发明提供的第一种焊接空心球节点，包括：
空心球壳，其直径≤500mm且由两个半球壳拼接而成，两个半球壳相接处形成球壳拼接缝；
穿心主管，其贯穿两个半球壳且两端外伸于所述半球壳，所述穿心主管的轴线贯穿所述空心球壳的球心，所述穿心主管与所述半球壳相接处采用焊缝连接；
环形肋板，其套在所述穿心主管上且置于所述空心球壳内，所述环形肋板的内孔与穿心主管的外侧壁采用焊缝连接，所述环形肋板的外圆位于所述球壳拼接缝且与两个半球壳采用焊缝连接。
可选的，所述环形肋板与所述穿心主管垂直。
可选的，所述环形肋板相对所述穿心主管倾斜设置，且所述环形肋板与所述穿心主管所成锐角大于30度。
可选的，所述环形肋板的外圆面设有环形凸台，所述环形凸台与所述环形肋板的外圆面同轴布置，所述环形凸台置于所述球壳拼接缝内且沿对应球壳拼接缝方向外凸。
可选的，所述环形凸台的宽度为1mm至3mm，所述环形凸台的高度为1mm。
本发明提供的第二种焊接空心球节点，包括：
空心球壳，其直径＞500mm且由端部球壳和中间球壳环拼接而成，所述端部球壳设有两个且对称分布，所述中间球壳环设有至少一个且位于两个端部球壳之间，所述端部球壳与所述中间球壳环之间或相邻两个中间球壳环之间形成球壳拼接缝；
穿心主管，其贯穿两个端部球壳的中心且两端外伸于所述端部球壳，所述穿心主管与所述端部球壳相接处采用焊缝连接；
环形肋板，其套在所述穿心主管上且置于所述空心球壳内，所述环形肋板与所述穿心主管垂直且与所述球壳拼接缝一一对应，所述环形肋板的内孔与穿心主管的外侧壁采用焊缝连接，所述环形肋板的外圆位于球壳拼接缝且与两侧的空心球壳采用焊缝连接。
可选的，所述环形肋板的外圆面设有环形凸台，所述环形凸台置于所述球壳拼接缝内且沿对应球壳拼接缝方向外凸。
可选的，所述环形凸台的宽度为1mm至3mm，所述环形凸台的高度为1mm。
本发明提供的焊接空心球节点的加工方法，具体如下：
当空心球壳直径≤500mm时，选用前述的第一种焊接空心球节点，并依次通过如下步骤加工：
S1.根据空心球壳外的连接管分布情况确定所述环形肋板与所述穿心主管的相对角度，对应确定半球壳的开孔位置；
S2.在所述半球壳上开设与所述穿心主管相应的孔，并加工内孔与所述穿心主管适配、外圆与所述空心球壳适配的环形肋板；
S3.将环形肋板穿装在穿心主管的节点中心位置，并将所述环形肋板的内孔与所述穿心主管的外侧壁采用焊缝连接；
S4.将两个半球壳从环形肋板两侧穿装至穿心主管的节点位置，并在所述穿心主管与所述半球壳相接处采用焊缝连接；
S5.在球壳拼接缝处采用焊缝将两个半球壳和环形肋板的外圆连接；
S6.将其他连接管焊接在所述空心球壳的外表面上，加工完成；
当空心球壳直径＞500mm时，选用前述的第二种焊接空心球节点，并依次通过如下步骤加工：
S1.根据空心球壳外的连接管分布情况确定环形肋板的位置及尺寸，并对应确定端部球壳和中间球壳环的形状；
S2.对所述端部球壳开设与所述穿心主管相应的孔，并加工内孔与所述穿心主管适配、外圆与所述空心球壳适配的环形肋板；
S3.将环形肋板穿装在穿心主管的节点位置，并将所述环形肋板的内孔与所述穿心主管的外侧壁采用焊缝连接；
S4.将端部球壳和中间球壳环穿装至穿心主管的节点位置，并在所述穿心主管与所述端部球壳相接处采用焊缝连接；
S5.在球壳拼接缝处采用焊缝将两侧空心球壳和环形肋板的外圆连接；
S6.将其他连接管焊接在所述空心球壳的外表面上，加工完成。
可选的，所述环形肋板的厚度大于或等于所述空心球壳的厚度，当所述环形肋板垂直于所述穿心主管且厚度大于10mm时，采用双边对称坡口焊接。
本发明提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明提供的焊接空心球节点，将主管贯穿空心球壳形成穿心主管，并将穿心主管与空心球壳采用焊缝连接，能够提高焊接空心球节点沿穿心主管方向的承载力和刚度；增设环形肋板并与穿心主管和空心球壳采用焊缝连接，能够提高焊接空心球节点在垂直于穿心主管方向上的承载力和刚度；两者配合能够使焊接空心球节点的受拉、受压、受弯能力平均增幅15%至65%，对焊接空心球节点进行空间多维加劲，不需通过增加空心球壳的直径和壁厚来保证结构承载能力，从而克服了现有焊接空心球节点的结构受力不利、造价较高的技术缺陷，尤其适用于因弯矩作用存在局部应力过大的情形使用。
本发明提供的焊接空心球节点的加工方法，能够根据空心球壳的直径选用单肋板或者多肋板的焊接空心球节点，从而使得对于任意的焊接空心球节点，皆能够保证其承载力和刚度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1表示本发明实施例1中焊接空心球节点的结构示意图；
图2表示本发明实施例1中焊接空心球节点的剖视图；
图3表示图2中A处的局部放大图；
图4表示图2中B处的局部放大图；
图5表示图2中C处的局部放大图；
图6表示本发明实施例1中替换焊接空心球节点的结构示意图；
图7表示图6中D处的局部放大图；
图8表示图6中E处的局部放大图；
图9表示图6中F处的局部放大图；
图10表示本发明实施例2中焊接空心球节点的结构示意图；
图11表示本发明实施例2中焊接空心球节点的剖视图；
图12表示图11中G处的局部放大图；
图13表示图11中H处的局部放大图；
图14表示图11中I处的局部放大图；
图15表示现有技术中焊接空心球节点的结构示意图。
图中：
1、半球壳；2、穿心主管；3、环形肋板；4、环形凸台；5、端部球壳；6、中间球壳环；7、第一通孔；8、第一坡口；9、第二坡口；10、第三坡口；11、第二通孔；12、第四坡口；13、第五坡口；14、第六坡口；100、空心球壳；200、主管；300、次管。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
实施例1
参照图1至图9，本实施例的焊接空心球节点包括空心球壳、穿心主管2和环形肋板3；空心球壳直径≤500mm且由两个半球壳1拼接而成，两个半球壳1相接处形成球壳拼接缝；穿心主管2贯穿两个半球壳1且两端外伸于半球壳1，穿心主管2的轴线贯穿空心球壳的球心，穿心主管2与半球壳1相接处采用焊缝连接；环形肋板3套在穿心主管2上且置于空心球壳内，环形肋板3的内孔与穿心主管2的外侧壁采用焊缝连接，环形肋板3的外圆位于球壳拼接缝且与两个半球壳1采用焊缝连接。
容易理解的，穿心主管2即焊接空心球节点的所有连接管中尺寸最大且承受主要载荷的杆件。
具体的，穿心主管2为圆管。其他实施例中，穿心主管2也可为方管或其他形状。需要注意的是，环形肋板3的内孔形状应与穿心主管2适配，外环形状始终为圆形以能与空心球壳适配。
容易理解的，如图2和图3所示，半球壳1上开设有适于穿插穿心主管2的第一通孔7，两个半球壳1上的第一通孔7的轴线重合以能够共同插装穿心主管2。需要说明的是，第一通孔7的直径应比穿心主管2的外径大，以使穿心主管2能够从第一通孔7中穿过。优选将第一通孔7的直径设计为大于穿心主管2的外径3mm-5mm，一方面便于穿心主管2与半球壳1的装配，另一方面也预留出足够的空间容置焊液，以使焊接更加牢固。
具体的，如图1和图2所示，环形肋板3与穿心主管2垂直。这种结构适用于大部分的焊接空心球节点，能够满足普通焊接空心球节点的承载力和刚度要求。其他实施例中，如图6所示，环形肋板3也可相对穿心主管2倾斜设置，且环形肋板3与穿心主管2所成锐角大于30度。容易理解的是，这里所成角度大于30度的目的是保证环形肋板3的加劲效果，如果角度过小则对垂直于穿心主管2方向的承载力和刚度的加劲效果较差，难以满足需要。需要注意的是，当环形肋板3垂直于穿心主管2设置时，第一通孔7位于半球壳1的中心；当环形肋板3相对穿心主管2倾斜设置时，半球壳1上的第一通孔7位置应做相应调整。需要说明的是，环形肋板3与穿心主管2的相对角度根据连接管在空心球壳上的实际分布情况而定，对于受力较为分散均匀的普通焊接空心球节点而言，设计环形肋板3与穿心主管2垂直即可；对于存在局部受力过大的特殊焊接空心球节点而言，设计环形肋板3相对穿心主管2倾斜布置，并使环形肋板3延伸至受力较大的局部位置，以针对性的提高该局部位置的承载能力。
需要说明的是，环形肋板3的内孔直径应比穿心主管2的外径大，以使穿心主管2能够从环形肋板3的内孔中穿过。优选将环形肋板3的内孔直径设计为大于穿心主管2的外径3mm-5mm，一方面便于穿心主管2与环形肋板3的装配，另一方面也预留出足够的空间容置焊液，以使焊接更加牢固。
需要说明的是，为保证环形肋板3的加劲作用，环形肋板3的厚度应大于或等于空心球壳的厚度。
具体的，如图3和图7所示，半球壳1与穿心主管2焊接的表面平行于穿心主管2，并且外侧设有第一坡口8；如图4和图8所示，球壳拼接缝沿空心球壳的径向分布，并且外侧设有第二坡口9；如图5所示，环形肋板3的内孔两侧皆设有第三坡口10。如此形成的焊缝均为外侧可见焊缝，方便施焊并且质量可控。其他实施例中，当环形肋板3厚度≤10mm且采用双面焊接时，可不开坡口；当环形肋板3垂直于穿心主管2且厚度＞10mm时，宜采用双边对称坡口；如图9所示，当环形肋板3相对穿心主管2倾斜时，可开设单边坡口。
本实施例提供的焊接空心球节点，将主管贯穿空心球壳形成穿心主管2，并将穿心主管2与空心球壳采用焊缝连接，能够提高焊接空心球节点沿穿心主管2方向的承载力和刚度；增设环形肋板3并与穿心主管2和空心球壳采用焊缝连接，能够提高焊接空心球节点在垂直于穿心主管2方向上的承载力和刚度；两者配合能够使焊接空心球节点的受拉、受压、受弯能力平均增幅15%至65%，对焊接空心球节点进行空间多维加劲，不需通过增加空心球壳的直径和壁厚来保证结构承载能力，从而克服了现有焊接空心球节点的结构受力不利、造价较高的技术缺陷，尤其适用于因弯矩作用存在局部应力过大的情形使用。
基于本实施例，一些其他实施例中，如图4和图8所示，在环形肋板3的外圆面可增设有环形凸台4，环形凸台4与环形肋板3的外圆面同轴布置，环形凸台4置于球壳拼接缝内且沿对应球壳拼接缝方向外凸。环形凸台4与球壳拼接缝配合能够起到定位的作用，方便零部件就位，保证半球壳1与环形肋板3的定位准确，从而保证节点的制作精度。
具体的，环形凸台4的宽度为1mm至3mm，环形凸台4的高度为1mm。在能够保证环形凸台4具有定位作用的前提下，环形凸台4的宽度设为1mm至3mm，能够避免球壳拼接缝两侧半球壳1相距过远，影响焊接；环形凸台4的高度为1mm，也能够预留足够的空间填充焊液，保证焊接的稳固性。
实施例2
参照图10至图14，本实施例的焊接空心球节点包括空心球壳、穿心主管2和环形肋板3；空心球壳直径＞500mm且由端部球壳5和中间球壳环6拼接而成，端部球壳5设有两个且对称分布，中间球壳环6设有至少一个且位于两个端部球壳5之间，端部球壳5与中间球壳环6之间或相邻两个中间球壳环6之间形成球壳拼接缝；穿心主管2贯穿两个端部球壳5的中心且两端外伸于端部球壳5，穿心主管2与端部球壳5相接处采用焊缝连接；环形肋板3套在穿心主管2上且置于空心球壳内，环形肋板3与穿心主管2垂直且与球壳拼接缝一一对应，环形肋板3的内孔与穿心主管2的外侧壁采用焊缝连接，环形肋板3的外圆位于球壳拼接缝且与两侧的空心球壳采用焊缝连接。
容易理解的，如图11和图12所示，端部球壳5上开设有适于穿插穿心主管2的第二通孔11，两个端部球壳5上的第二通孔11的轴线重合以能够共同插装穿心主管2。需要说明的是，第二通孔11的直径应比穿心主管2的外径大，以使穿心主管2能够从第二通孔11中穿过。优选将第二通孔11的直径设计为大于穿心主管2的外径3mm-5mm，一方面便于穿心主管2与端部球壳5的装配，另一方面也预留出足够的空间容置焊液，以使焊接更加牢固。
具体的，中间球壳环6可采用厚壁钢管并通过置于内部的碾子辊压成形，也可加工两个半圆中间球壳环6然后焊接成形，亦或采用现有其他方法成形。
具体的，如图11所示，环形肋板3设有两个，中间球壳环6设有一个。其他实施例中，环形肋板3也可设为三个或更多，主要根据空心球壳外侧连接管的分布情况而定。容易理解的，环形肋板3数量越多，对焊接空心球节点提供的加劲效果也更强，所以当外侧连接管较多或受力较大时，可通过增加环形肋板3的数量以满足焊接空心球节点的承载力要求。
具体的，如图12所示，端部球壳5与穿心主管2焊接的表面平行于穿心主管2，并且外侧设有第四坡口12；如图13所示，球壳拼接缝沿空心球壳的径向分布，并且外侧设有第五坡口13；如图14所示，环形肋板3的内孔两侧皆设有第六坡口14。如此形成的焊缝均为外侧可见焊缝，方便施焊并且质量可控。其他实施例中，当肋板厚度≤10mm且采用双面焊接时，可不开坡口；当肋板厚度＞10mm时，宜采用双边对称坡口。
本实施例提供的焊接空心球节点，将主管贯穿空心球壳形成穿心主管2，并将穿心主管2与空心球壳采用焊缝连接，能够提高焊接空心球节点沿穿心主管2方向的承载力和刚度；增设环形肋板3并与穿心主管2和空心球壳采用焊缝连接，能够提高焊接空心球节点在垂直于穿心主管2方向上的承载力和刚度；两者配合能够使焊接空心球节点的受拉、受压、受弯能力平均增幅15%至65%，对焊接空心球节点进行空间多维加劲，不需通过增加空心球壳的直径和壁厚来保证结构承载能力，从而克服了现有焊接空心球节点的结构受力不利、造价较高的技术缺陷，尤其适用于因弯矩作用存在局部应力过大的情形使用。
基于本实施例，一些其他实施例中，如图13所示，在环形肋板3的外圆面可增设有环形凸台4，环形凸台4与环形肋板3的外圆面同轴布置，环形凸台4置于球壳拼接缝内且沿对应球壳拼接缝方向外凸。环形凸台4与球壳拼接缝配合能够起到定位的作用，方便零部件就位，保证端部球壳5、中间球壳环6以及环形肋板3的定位准确，从而保证节点的制作精度。
具体的，环形凸台4的宽度为1mm至3mm，环形凸台4的高度为1mm。在能够保证环形凸台4具有定位作用的前提下，环形凸台4的宽度设为1mm至3mm，能够避免球壳拼接缝两侧空心球壳相距过远，影响焊接；环形凸台4的高度为1mm，也能够预留足够的空间填充焊液，保证焊接的稳固性。
实施例3
本实施例提供的焊接空心球节点的加工方法，当空心球壳直径≤500mm时，选用实施例1中具有单肋板的焊接空心球节点；当空心球壳直径＞500mm时，选用实施例2中多肋板的焊接空心球节点。
单肋板的焊接空心球节点依次通过如下步骤加工：
S1.根据空心球壳外的连接管分布情况确定环形肋板3与穿心主管2的相对角度，对应确定半球壳1的开孔位置；
具体的，对于受力较为分散均匀的普通焊接空心球节点而言，设计环形肋板3与穿心主管2垂直即可，此时第一通孔7位于半球壳1的中心；对于存在局部受力过大的特殊焊接空心球节点而言，设计环形肋板3相对穿心主管2倾斜布置，并使环形肋板3延伸至受力较大的局部位置，以针对性的提高该局部位置的承载能力，半球壳1上的第一通孔7位置应做相应调整，此时半球壳1上的第一通孔7位置做相应调整；
S2.在半球壳1上开设与穿心主管2相应的孔，并加工内孔与穿心主管2适配、外圆与空心球壳适配的环形肋板3；
S3.将环形肋板3穿装在穿心主管2的节点中心位置，并将环形肋板3的内孔与穿心主管2的外侧壁采用焊缝连接；
S4.将两个半球壳1从环形肋板3两侧穿装至穿心主管2的节点位置，并在穿心主管2与半球壳1相接处采用焊缝连接；
S5.在球壳拼接缝处采用焊缝将两个半球壳1和环形肋板3的外圆连接；
S6.将其他连接管焊接在空心球壳的外表面上，加工完成。
具体的，半球壳1与穿心主管2之间的焊接、球壳拼接缝处的焊接以及环形肋板3与穿心主管2之间的焊接皆采用全熔透的焊缝焊接，质量等级大于或等于二级。
具体的，环形肋板3的厚度大于或等于空心球壳的厚度，当环形肋板3垂直于穿心主管2且厚度大于10mm时，采用双边对称坡口焊接。
多肋板的焊接空心球节点依次通过如下步骤加工：
S1.根据空心球壳外的连接管分布情况确定环形肋板3的位置及尺寸，并对应确定端部球壳5和中间球壳环6的形状；
容易理解的，环形肋板3数量越多，对焊接空心球节点提供的加劲效果也更强，所以当外侧连接管较多或受力较大时，可通过增加环形肋板3的数量以满足焊接空心球节点的承载力要求；
具体的，所有环形肋板3可沿穿心主管2的长度方向并在空心球壳的直径上均布，例如图11中所示，环形肋板3设有两个，所以两个环形肋板3分布在空心球壳直径的两个三等分点上；需要注意的是，对于一些特殊分布的焊接空心球节点，可将环形肋板3调节至受力较大的位置，以针对性的提高该受力较大的位置的承载力，这是本领域技术人员容易设计的；
S2.对端部球壳5开设与穿心主管2相应的孔，并加工内孔与穿心主管2适配、外圆与空心球壳适配的环形肋板3；
S3.将环形肋板3穿装在穿心主管2的节点位置，并将环形肋板3的内孔与穿心主管2的外侧壁采用焊缝连接；
S4.将端部球壳5和中间球壳环6穿装至穿心主管2的节点位置，并在穿心主管2与端部球壳5相接处采用焊缝连接；
S5.在球壳拼接缝处采用焊缝将两侧空心球壳和环形肋板3的外圆连接；
S6.将其他连接管焊接在空心球壳的外表面上，加工完成。
具体的，端部球壳5与穿心主管2之间的焊接、球壳拼接缝处的焊接以及环形肋板3与穿心主管2之间的焊接皆采用全熔透的焊缝焊接，质量等级大于或等于二级。
具体的，环形肋板3的厚度大于或等于空心球壳的厚度，当环形肋板3垂直于穿心主管2且厚度大于10mm时，采用双边对称坡口焊接。
本实施例提供的焊接空心球节点的加工方法，能够根据空心球壳的直径选用单肋板或者多肋板的焊接空心球节点，从而使得对于任意的焊接空心球节点，皆能够保证其承载力和刚度。
以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。尽管参照前述各实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离各实施例技术方案的范围，其均应涵盖权利要求书的保护范围中。

Claims (8)

1.一种焊接空心球节点，其特征在于，包括：
空心球壳，其直径≤500mm且由两个半球壳(1)拼接而成，两个半球壳(1)相接处形成球壳拼接缝；
穿心主管(2)，其贯穿两个半球壳(1)且两端外伸于所述半球壳(1)，所述穿心主管(2)的轴线贯穿所述空心球壳的球心，所述穿心主管(2)与所述半球壳(1)相接处采用焊缝连接；
环形肋板(3)，其套在所述穿心主管(2)上且置于所述空心球壳内，所述环形肋板(3)的内孔与穿心主管(2)的外侧壁采用焊缝连接，所述环形肋板(3)的外圆位于所述球壳拼接缝且与两个半球壳(1)采用焊缝连接，所述环形肋板(3)相对所述穿心主管(2)倾斜设置，且所述环形肋板(3)与所述穿心主管(2)所成锐角大于30度。
2.根据权利要求1所述的焊接空心球节点，其特征在于，所述环形肋板(3)的外圆面设有环形凸台(4)，所述环形凸台(4)与所述环形肋板(3)的外圆面同轴布置，所述环形凸台(4)置于所述球壳拼接缝内且沿对应球壳拼接缝方向外凸。
3.根据权利要求2所述的焊接空心球节点，其特征在于，所述环形凸台(4)的宽度为1mm至3mm，所述环形凸台(4)的高度为1mm。
4.一种焊接空心球节点，其特征在于，包括：
空心球壳，其直径＞500mm且由端部球壳(5)和中间球壳环(6)拼接而成，所述端部球壳(5)设有两个且对称分布，所述中间球壳环(6)设有至少一个且位于两个端部球壳(5)之间，所述端部球壳(5)与所述中间球壳环(6)之间或相邻两个中间球壳环(6)之间形成球壳拼接缝；
穿心主管(2)，其贯穿两个端部球壳(5)的中心且两端外伸于所述端部球壳(5)，所述穿心主管(2)与所述端部球壳(5)相接处采用焊缝连接；
环形肋板(3)，其套在所述穿心主管(2)上且置于所述空心球壳内，所述环形肋板(3)与所述穿心主管(2)垂直且与所述球壳拼接缝一一对应，所述环形肋板(3)的内孔与穿心主管(2)的外侧壁采用焊缝连接，所述环形肋板(3)的外圆位于球壳拼接缝且与两侧的空心球壳采用焊缝连接。
5.根据权利要求4所述的焊接空心球节点，其特征在于，所述环形肋板(3)的外圆面设有环形凸台(4)，所述环形凸台(4)置于所述球壳拼接缝内且沿对应球壳拼接缝方向外凸。
6.根据权利要求5所述的焊接空心球节点，其特征在于，所述环形凸台(4)的宽度为1mm至3mm，所述环形凸台(4)的高度为1mm。
7.一种焊接空心球节点的加工方法，其特征在于：
当空心球壳直径≤500mm时，选用权利要求1至3任一项所述的焊接空心球节点，并依次通过如下步骤加工：
S1.根据空心球壳外的连接管分布情况确定所述环形肋板(3)与所述穿心主管(2)的相对角度，对应确定半球壳(1)的开孔位置；
S2.在所述半球壳(1)上开设与所述穿心主管(2)相应的孔，并加工内孔与所述穿心主管(2)适配、外圆与所述空心球壳适配的环形肋板(3)；
S3.将环形肋板(3)穿装在穿心主管(2)的节点中心位置，并将所述环形肋板(3)的内孔与所述穿心主管(2)的外侧壁采用焊缝连接；
S4.将两个半球壳(1)从环形肋板(3)两侧穿装至穿心主管(2)的节点位置，并在所述穿心主管(2)与所述半球壳(1)相接处采用焊缝连接；
S5.在球壳拼接缝处采用焊缝将两个半球壳(1)和环形肋板(3)的外圆连接；
S6.将其他连接管焊接在所述空心球壳的外表面上，加工完成；
当空心球壳直径＞500mm时，选用权利要求4至6任一项所述的焊接空心球节点，并依次通过如下步骤加工：
S1.根据空心球壳外的连接管分布情况确定环形肋板(3)的位置及尺寸，并对应确定端部球壳(5)和中间球壳环(6)的形状；
S2.对所述端部球壳(5)开设与所述穿心主管(2)相应的孔，并加工内孔与所述穿心主管(2)适配、外圆与所述空心球壳适配的环形肋板(3)；
S3.将环形肋板(3)穿装在穿心主管(2)的节点位置，并将所述环形肋板(3)的内孔与所述穿心主管(2)的外侧壁采用焊缝连接；
S4.将端部球壳(5)和中间球壳环(6)穿装至穿心主管(2)的节点位置，并在所述穿心主管(2)与所述端部球壳(5)相接处采用焊缝连接；
S5.在球壳拼接缝处采用焊缝将两侧空心球壳和环形肋板(3)的外圆连接；
S6.将其他连接管焊接在所述空心球壳的外表面上，加工完成。
8.根据权利要求7所述的焊接空心球节点的加工方法，其特征在于，所述环形肋板(3)的厚度大于或等于所述空心球壳的厚度，当所述环形肋板(3)垂直于所述穿心主管(2)且厚度大于10mm时，采用双边对称坡口焊接。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB370383A (en) * 1930-11-05 1932-04-05 Aubrey Frederic Burstall Improvements in or relating to the fabrication of metallic structures
NL8501155A (nl) * 1985-04-22 1986-11-17 Janssen Aloysius W H Staalkonstruktie-verbindingsstuk.
FR2653837A1 (fr) * 1989-10-27 1991-05-03 Tram Sarl Moyens d'assemblage pour structure tridimensionnelle et structure ainsi assemblee.
JPH1061001A (ja) * 1996-08-23 1998-03-03 Tomoe Corp トラス構造物の接合部構造
CN102818089A (zh) * 2012-01-20 2012-12-12 贵州省水利水电勘测设计研究院 一种大型岔管的制作方法及组合式球壳岔管
CN104439740A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 中国十九冶集团有限公司南京分公司 一种用于高炉炉顶法兰的焊接方法
CN204590238U (zh) * 2015-04-28 2015-08-26 甘肃省建筑设计研究院 一种环向单肋鼓形节点
WO2015150593A1 (es) * 2014-03-04 2015-10-08 Nabrawind Sl Conexión entre torre de celosía y góndola
CN105986620A (zh) * 2016-07-01 2016-10-05 天津大学 铝合金焊接空心球节点
CN110095349A (zh) * 2019-05-22 2019-08-06 太原理工大学 一种适用于弯扭失稳的空间加载系统和方法
CN113622513A (zh) * 2021-08-11 2021-11-09 中国建筑第八工程局有限公司 一种倒陀螺形桁架连接系统
CN114293459A (zh) * 2022-01-10 2022-04-08 广西大学 大跨度钢管混凝土拱肋栓焊节点及加工、拼接施工方法
CN114775785A (zh) * 2022-03-23 2022-07-22 中国建筑第八工程局有限公司 钢结构网架球节点连接杆件快速拼装装置及其施工方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB406660A (en) * 1932-08-29 1934-02-28 Robert Allen Improvements in or relating to ball valve members for use with rotary ball valves
DE3470335D1 (en) * 1984-04-12 1988-05-11 C P M Costruzioni Progettazion Reticulate and three-dimensional structure with spacer bars
JPH0853880A (ja) * 1994-08-11 1996-02-27 Tomoe Corp 鋼管トラスの接合部構造
JP2007186903A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Nippon Tetto Kogyo Kk 鋼管鉄塔柱部材の継手
US20080016789A1 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 Boots Alfred H Spherical hub for modular structure system
CN201554154U (zh) * 2009-11-25 2010-08-18 内蒙古金岗重工有限公司 一种空间钢结构网架
MX350270B (es) * 2011-07-22 2017-08-31 Joseph Ficker James Sistemas y métodos para acoplar tuberías con un mecanismo de acoplamiento angulado.
CN202672348U (zh) * 2011-10-24 2013-01-16 中冶天工上海十三冶建设有限公司 穿心加劲肋式球形节点支座
CN203961028U (zh) * 2014-07-22 2014-11-26 湖北鸿路钢结构有限公司 一种高强度的焊接球与桁架连接节点
CN205637116U (zh) * 2016-05-09 2016-10-12 山东科技大学 一种抗拉焊接空心球节点
CN106121038A (zh) * 2016-08-18 2016-11-16 安徽富煌建筑设计研究有限公司 一种预应力索体锚具球节点
CN207144540U (zh) * 2017-08-25 2018-03-27 中冶建筑研究总院有限公司 一种螺栓球网架拉杆及节点的加固装置
CN108856985A (zh) * 2018-06-14 2018-11-23 安徽宏源铁塔有限公司 一种钢管塔空心球体及其焊接制备工艺
CN109057017A (zh) * 2018-08-14 2018-12-21 中建钢构有限公司 焊接球管胶囊相贯节点
CN109024903B (zh) * 2018-09-03 2020-11-10 江苏沪宁钢机股份有限公司 一种半球体支座节点及其制作工艺
CN110145031A (zh) * 2019-06-03 2019-08-20 重庆宝汇钢结构工程有限公司 一种大直径厚板钢结构空心球体及其制作方法
CN212717544U (zh) * 2020-07-17 2021-03-16 杭州中联筑境建筑设计有限公司 大直径加肋焊接球
CN112726815A (zh) * 2020-12-28 2021-04-30 浙江精工钢结构集团有限公司 支持360°旋转调节的球铰支座结构及其制作方法
CN113235731B (zh) * 2021-05-11 2022-07-29 太原理工大学 一种肋板位置可调的装配式焊接空心球节点加固装置
CN217153492U (zh) * 2022-01-13 2022-08-09 中船重工（沈阳）辽海输油设备有限公司 一种修复管道缺陷补强用球形套筒装置

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB370383A (en) * 1930-11-05 1932-04-05 Aubrey Frederic Burstall Improvements in or relating to the fabrication of metallic structures
NL8501155A (nl) * 1985-04-22 1986-11-17 Janssen Aloysius W H Staalkonstruktie-verbindingsstuk.
FR2653837A1 (fr) * 1989-10-27 1991-05-03 Tram Sarl Moyens d'assemblage pour structure tridimensionnelle et structure ainsi assemblee.
JPH1061001A (ja) * 1996-08-23 1998-03-03 Tomoe Corp トラス構造物の接合部構造
CN102818089A (zh) * 2012-01-20 2012-12-12 贵州省水利水电勘测设计研究院 一种大型岔管的制作方法及组合式球壳岔管
WO2015150593A1 (es) * 2014-03-04 2015-10-08 Nabrawind Sl Conexión entre torre de celosía y góndola
CN104439740A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 中国十九冶集团有限公司南京分公司 一种用于高炉炉顶法兰的焊接方法
CN204590238U (zh) * 2015-04-28 2015-08-26 甘肃省建筑设计研究院 一种环向单肋鼓形节点
CN105986620A (zh) * 2016-07-01 2016-10-05 天津大学 铝合金焊接空心球节点
CN110095349A (zh) * 2019-05-22 2019-08-06 太原理工大学 一种适用于弯扭失稳的空间加载系统和方法
CN113622513A (zh) * 2021-08-11 2021-11-09 中国建筑第八工程局有限公司 一种倒陀螺形桁架连接系统
CN114293459A (zh) * 2022-01-10 2022-04-08 广西大学 大跨度钢管混凝土拱肋栓焊节点及加工、拼接施工方法
CN114775785A (zh) * 2022-03-23 2022-07-22 中国建筑第八工程局有限公司 钢结构网架球节点连接杆件快速拼装装置及其施工方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
球壳结构清水混凝土施工技术;王慧全;;山西建筑(第07期);全文 *

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