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在國外，鑄鋼節點已得到非常普遍的應用。 如日本名古屋體育館的單層球面網殼，釆用了帶 加勁肋的圓柱狀鑄鋼節點；德國斯圖加特機場航 站樓的主體結構為樹狀仿生結構，其“主干”與 “支干”的連接部位全部采用了鑄鋼相貫節點皿。 從1999年深圳文化中心“黃金樹”鋼結構工程開 始，鑄鋼節點逐漸被我國工程界認識和了解，并 從此引發了工程應用的熱潮。近幾年國內所建設 的體育場、展覽館等城市標志性建筑，如天津奧 林匹克體育中心、哈爾濱國際會展中、 上海新國際博覽中心、廣州國際會展中心等都用 到了鑄鋼節點。然而，與工程應用相比，鑄鋼節點的相關性 能研究還不夠深入，至今國內尚無鑄鋼節點的設計規范以供設計人員參考。

鑄鋼節點的特點

鑄鋼節點相對于其他節點而言，有獨特的性 能，其主要特點為：

鑄鋼節點在工廠內整體澆鑄，相對于焊接 球節點與焊接鋼管相貫節點，可免去相貫線切割 及重疊焊縫焊接引起的應力集中。

鑄鋼節點具有良好的適應性，節點設計自 由度大。

在局部高應力區形成圓角和圓滑過渡的截 面，既避免了應力集中，又具有美觀的流線型外 形。鑄鋼節點也有其不足之處，比如自重大、成 本高，造型變化多樣，不利于批量化生產等。

鑄鋼節點的設計

國內鑄鋼件應用于空間結構的時間并不長， 因此鑄鋼節點的理論、實驗以及施工技術研究非常有限，尚缺乏相關規范指導設計與施工。目 前的理論研究主要針對具體工程中應用到的節點， 使用通用的大型有限元軟件進行彈性或塑性的應 力、應變以及破壞機理的研究；而實驗研究則是 針對一些具體工程中使用到的節點的足尺實驗， 檢驗節點在該工程中的一些危險工況下的工作狀 況，并通過對節點上各部位的應力、應變的測量 來驗證理論研究的正確性，從而為工程中鑄鋼節 點的使用提供充分的理論與實驗依據。目前，鑄 鋼節點承載力的研究主要局限于鑄鋼空心球節點。

3.1鑄鋼空心球節點的軸向承載力

利用平面單元對鑄鋼空心球節點進行 有限元分析，認為當節點受軸向拉力作用時，鑄 鋼管與球外側倒角處產生應力集中，此處點的應 力首先達到材料的屈服強度，進入塑性，隨著荷 載的逐漸增加，球體上的塑性區不斷向外側倒角 處的球壁內側及球面四周擴散，直至出現顯著的 局部塑性變形，倒角附近的球面被向上拉起，倒 角處的球壁逐漸變薄，在倒角與球體相切的球壁 截面上出現明顯的頸縮現象，最終節點在該處被拉斷。

鑄鋼空心球節點即使是在構造措施得到保證的情 況下，受軸向壓力作用下的破壞情況仍與受軸向 拉力作用下的情況不同，不能合二為一。他利用 平面單元對受軸向壓力的鑄鋼空心球節點進行了 有限元分析，加載過程中，首先在應力最為集中 的外側圓角處出現小范圍的屈服，形成塑性區。 此后，隨著壓力的增大，外側圓角處的塑性區域 進一步擴大，同時在球體內壁和鋼管內壁也相繼 發生屈服現象，形成塑性區。最終在球體的上部 和下部形成了兩條連續的塑性區域，鋼管與球體 交接處的外側圓角附近形成了明顯的凹陷，變形 梯度不斷增大，最終形成了節點相貫線附近的壓 曲破壞，

鑄鋼空心球節點壁厚較厚，同時又存在內外 側的圓角，所以剛度較以往使用的焊接空心球節 點剛度有較大提高，其實際受力狀態更多的表現 為受軸向力與彎矩共同作用。

張向榮閭對軸力和彎矩共同作用下的鑄鋼空 心球節點進行了有限元分析。在軸向壓力與彎矩 共同作用時，鑄鋼空心球節點受較大壓力一側鑄 鋼管與球外側倒角區域是節點的薄弱部位，隨著 荷載的增加，倒角附近的球面岀現顯著的塑性變 形，倒角處的球壁逐漸變薄，在倒角與球體相切 的球壁截面上岀現明顯的塑性流動現象，最終節 點在該處被壓壞。

鑄鋼節點在我國雖然得到了飛速的發展，但 仍屬于起步階段，與國外先進相比還存在著 明顯差距，而且對鑄鋼節點的研究也有很多問題 有待進一步解決。鑄鋼節點壁厚，而與之相連的 鋼管壁薄，于是連接處會產生很大的應力集中， 成為受力薄弱環節，這是今后值得研究的一個方 面。另外對于空間型鑄鋼節點，其應用廣泛， 但影響參數眾多，研究難度大，是今后值得重點 關注、研究的又一個方向。

目前，我國尚未發行鑄鋼節點的設計規范， 設計人員只能借助有限元分析軟件和實體試驗來 進行設計，不利于鑄鋼節點的推廣。鑄鋼節點形 式多樣，往往是小批量或單件生產，成本高。如 果能實現鑄鋼節點的標準化，進行大批量生產， 可降低鑄鋼節點造價，有利推廣。另外，我國目 前的鑄造工藝水平也是制約鑄鋼節點發展的一個 瓶頸。受鑄造水平所限，鑄鋼節點的壁很厚，自 重大，既增加了造價，也不利于受力。因此在保 證質量的前提下降低自重，也將是鑄鋼節點的研 究方向之一。