螺栓球
關注創建者：大平-結構工程 創建時間：2020-04-14
螺栓球的實例教程
項目難點：
1、螺栓球節點處桿件與球節點的預制裝配連接；
2、考慮初始缺陷，拉壓滯回曲線嚴重非對稱；
3、精細建模。
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1 節點構造
1.1 工程概況
本文分析節點來源于湖北省襄陽市某港口貨棚項目，該貨棚結構形式為正放四角錐網架螺栓球節點網殼結構，其形狀為橢圓拋物面網殼，其桿件為薄壁管形斷面。網架跨度95 m，縱向長度100 m，建筑面積9 578.16 m2，網架整體重量為486 t，網架頂標高34.2 m，樓頂設有自然通風氣樓一座，屋頂和兩面的圍護結構均采用鍍鋁鋅壓型鋼板制作，做法采用檁式，支撐方式采用下弦柱點式支撐。
1.2 支座幾何信息
傳統網架支座設計如圖2所示，網架支座連接節點包括兩部分：一部分為鋼結構支座，包括連接鋼板1和支座筋板；另一部分為混凝土柱及預埋件，其中預埋件包括一塊外露連接鋼板和錨固鋼筋。這兩部分通過帶有塞焊螺栓的連接鋼板2相連，其中連接鋼板2與錨固件外露連接鋼板通過角焊縫連接，與連接鋼板1通過螺栓連接。在實際工程中，由于施工過程中的安裝誤差累積，螺栓球往往偏離預定位置，導致螺栓球與支座筋板焊接困難。因此，圖2所示的支座連接中連接鋼板1開橢圓螺栓孔（見圖3），橢圓孔沿X（或X′）方向設置，可在X（或X′）方向上調節螺栓球位置偏差；在Y（或Y′）方向上，依靠調節連接鋼板2的位置實現螺栓球的定位。待螺栓球定位并完成焊接后擰緊螺栓，最后完成連接鋼板2與預埋件外露連接鋼板之間的角焊縫施焊。該支座連接節點的設計只為傳遞軸力，可分解為水平力和豎向力，分別通過兩塊預埋件外露鋼板傳遞給混凝土短柱。當螺栓球傳遞過來的彎矩較小可忽略不計時，可以使用該支座連接節點構造。如果螺栓球傳遞到支座的彎矩較大，則圖2中的支座連接節點難以滿足承載力要求。因連接鋼板2與預埋件外露連接鋼板之間的連接角焊縫承擔彎矩，角焊縫的承載力難以滿足要求。此外，若螺栓球在豎向偏離預定位置，圖2中的支座難以在空間第三方向（Z和Z′方向）進行調節。
展開 （5）上弦支承式網架，支座位置桿件往往容易與下部支撐結構發生碰撞需要注意復核，支座球節點底部至支座底板間的距離應滿足斜腹桿與柱或連梁不相碰的要求。
（6）網架支座外側需要采取限位措施。
2球節點深化設計
螺栓球節點模型
焊接球節點模型
網架球節點形式分為焊接球和螺栓球兩種，螺栓球采用高強螺栓緊固連接，焊接球則采用的是現場焊縫連接。
球節點深化設計時注意的主要有以下幾點：
（1）螺栓球節點配件各生產廠家之間有所不同，在深化前應取得配件數據。
（2）螺栓球節點中鋼球、高強螺栓、套筒、緊固螺釘、錐頭或封板的材料應符合設計和規范的要求。
（3）螺栓球節點中高強螺栓的等級應根據規格分別選用。
（4）螺栓球的直徑應保證相鄰螺栓在球體內不相碰并應滿足套筒接觸面的要求。
（5）螺栓球節點中桿件端部的錐頭或封板采用焊接連接，連接焊縫的承載力應不低于連接鋼管；錐頭截面和封板厚度均應按實際受力大小計算確定。
（6）焊接球一般是由兩個半球焊接而成的空心球，需要根據受力大小確定是否設置加勁肋。
（7）焊接球的外徑與壁厚之比、球外徑與主鋼管外徑之比、球壁厚與主鋼管壁厚之比需要滿足規范規定：球外徑與壁厚之比宜取25~45，球外徑與主鋼管外徑之比宜取2.4~3.0，球壁厚與主鋼管壁厚之比宜取1.5~2.0且球壁厚不宜小于4mm。
（8）焊接球與鋼管連接應采用坡口焊縫，鋼管與球之間應留有間隙以保證焊縫焊透達到與鋼管等強。
展開 7、網架建模時，螺栓球的質量如何考慮？
設計網架時，螺栓球節點自重一般按照桿件重量的一定比例考慮，在SFCAD中一般考慮桿件重量的30%，MSTCAD中考慮25%，3D3S中可以調整比例。在sap中可以在定義靜荷載工況時，把此部分重量考慮進去，當考慮30%桿件重量時，可以定義靜荷載的自重系數設為1.30（默認為1)。
二、設計方面
1、如何修改桿件容許長細比？
目前還不能直接修改控制長細比，可以通過設計覆蓋項中的“Unbraced length ratio”選項來進行轉化，不過只能一根一根的修改。
2、SAP2000中如何實現SATWE的梁剛度放大？
目前SAP2000還沒有提供類似于Satwe這么方便的功能。所以，只能選中桿件然后修改剛度。 操作上可以將需要放大剛度的樓面梁選中，并設置為一個組，以后需要考慮剛度放大時可以較為方便的進行修改。
3、SAP2000中文版都貫入了哪些設計規范？
chiness2002包含的中國規范主要有：
《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）
《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）
《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）
《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）
《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2002，J186-2002）
《高層民用建筑鋼結構技術規程》（JGJ99-98）等。
4、鋼結構設計覆蓋項中各個參數的含義：
(1) 無支撐長度比(主)/ 無支撐長度比(次，LT
此項功能主要是用于鋼梁設計。 由于鋼梁強軸(major axis)受彎時，一側的翼板受壓，另一側受拉。受壓側的翼板可能發生LTB(Lateral torsional buckling)，故有必要將其束制，降低鋼梁此類破壞。
展開 鋼結構主要由95根矩形框架柱和鋼網架屋面組成，網架采用螺栓球＋焊接球節點的正放四角錐型式。
順利吊裝的完成，標志著整個超級工廠網架結構吊裝施工正式開始。
來源：澎湃新聞
螺栓球的最新內容
在實際工程中，由于施工過程中的安裝誤差累積，螺栓球往往偏離預定位置，導致螺栓球與支座筋板焊接困難。因此，圖2所示的支座連接中連接鋼板1開橢圓螺栓孔（見圖3），橢圓孔沿X（或X′）方向設置，可在X（或X′）方向上調節螺栓球位置偏差；在Y（或Y′）方向上，依靠調節連接鋼板2的位置實現螺栓球的定位。待螺栓球定位并完成焊接后擰緊螺栓，最后完成連接鋼板2與預埋件外露連接鋼板之間的角焊縫施焊。
7、鋼結構工程
【基本要求和內容】
（1）鋼結構工程需要進行隱蔽工程項目驗收的內容有：
1）焊縫；
2）鋼結構涂裝工程涂裝前處理后的鋼材表面、緊固件、螺栓等被覆蓋零部件；
3）每遍涂層；
4）網架結構的支承墊塊、螺栓球節點接縫、多余螺孔封口。
7、鋼結構工程
【基本要求和內容】
（1）鋼結構工程需要進行隱蔽工程項目驗收的內容有：
1）焊縫；
2）鋼結構涂裝工程涂裝前處理后的鋼材表面、緊固件、螺栓等被覆蓋零部件；
3）每遍涂層；
4）網架結構的支承墊塊、螺栓球節點接縫、多余螺孔封口。
b．鐓粗 使坯件高度縮短、橫截面增加的加工方法，如螺母的鐓球、螺栓頭部成型的預鐓、精鐓等。
項目難點：
1、螺栓球節點處桿件與球節點的預制裝配連接；
2、考慮初始缺陷，拉壓滯回曲線嚴重非對稱；
3、精細建模。
若有興趣，可加我QQ2170453510。
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鋼結構主要由95根矩形框架柱和鋼網架屋面組成，網架采用螺栓球＋焊接球節點的正放四角錐型式。
順利吊裝的完成，標志著整個超級工廠網架結構吊裝施工正式開始。
來源：澎湃新聞
這種新樣式結構的方法是依賴鋼體自身的受力，用螺栓球把一根根鋼柱連接在一起相互交錯支撐，網結成各種形態不一的屋蓋空間。從小至幾米的會議室到大至跨度幾百米的工業廠房，這些都是空間網架結構所適宜的范圍。
本文對幾種鋼結構網架的吊裝形式進行了詳細的闡述分析，希望能為各位同行業人士提供一定的幫助。
因此，對高強度螺栓連接的、用型鋼制作的鋼網架或螺栓球節點的鋼管網架較適宜，目前仍有一些鋼網架用此法施工。
2整體安裝法
整體安裝法就是先將網架在地面上拼裝成整體，然后用起重設備將其整體提升到設計位置上加以固定。這種施工方法不需高大的拼裝支架，高空作業少，易保證焊接質量，但需要的起重量大的起重設備，技術較復雜。
2球節點深化設計
螺栓球節點模型
焊接球節點模型
網架球節點形式分為焊接球和螺栓球兩種，螺栓球采用高強螺栓緊固連接，焊接球則采用的是現場焊縫連接。
球節點深化設計時注意的主要有以下幾點：
（1）螺栓球節點配件各生產廠家之間有所不同，在深化前應取得配件數據。
5 螺栓球節點網架焊縫的超聲波探傷方法及缺陷分級應符合國家現行標準JG/T203-2007《鋼結構超聲波探傷及質量分級法》的規定。
6 箱形構件隔板電渣焊焊縫無損檢測結果除應符合GB50205-2001標準第7.3.3 條的有關規定外，還應按附錄C 進行焊縫熔透寬度、焊縫偏移檢測。
