1、在網(wǎng)架結構中，焊接空心球節(jié)點以其構造簡單，連接方便，不產(chǎn)生節(jié)點偏心等優(yōu)點得到廣泛應用。近年來，隨著網(wǎng)架跨度的增大，焊接空心球節(jié)點也朝著大尺寸方向發(fā)展，然而，目前對大型焊接空心球節(jié)點的力學性能及承載力等方面的研究還不夠全面，尚無相應設計規(guī)范。因此，研究此類節(jié)點的靜力工作性能并提出可行的方法來指導工程實踐具有重要的意義。本文以華中科技大學體育中心為工程背景，對一受力復雜的大直徑焊接空心球節(jié)點進行了有限元分析和足尺模型試驗研究，為拱形桁架的安

2、全評估和節(jié)點設計提供重要參考。本文首先對網(wǎng)架結構的節(jié)點進行分類說明，介紹了焊接空心球節(jié)點的構造和受力特點，重點從試驗和理論兩個方面對該類節(jié)點的研究情況進行了系統(tǒng)的總結與分析。接著，闡述了板殼問題的有限元原理，系統(tǒng)介紹了非線性有限元理論。基于上述有限元理論基礎，采用有限元程序ANSYS對該球節(jié)點進行了非線性有限元分析。建模時，采用ANSYS的shell143彈塑性殼單元，同時考慮幾何和材料雙重非線性，并假定材料為理想彈塑性，服從Von-M

3、ises屈服準則。計算時，采用Newton-Raphson迭代方法，并輔助了線性搜索技術、應用預測和自適應下降等加速收斂技術。通過有限元分析得到了球節(jié)點的應力分布規(guī)律，并得知在1.5倍設計荷載作用下，四號管根部達到屈服應力，在2.2倍設計荷載作用下節(jié)點達到破壞。最后，對該焊接空心球節(jié)點進行了足尺模型試驗，通過試驗獲得節(jié)點的主要關鍵點的應力和承載力，并將試驗結果與有限元分析結果進行了對比分析。試驗結果表明：在1.4倍設計荷載作用下，四號錐