焊接空心球节点构造简单,加工方便,承载力高,是空间网格结构中应用最为广泛的一种节点形式。五十多年以来,众多学者和工程师对传统的焊接空心球节点进行了深入的分析和研究,取得了丰硕的成果,并将其广泛应用到空间网格结构中。而在实际工程应用中,多样的杆件截面形式以及特殊的节点位置导致出现了众多复杂构造的焊接空心球节点,如H型钢焊接空心球节点、弦支穹顶支座节点和弦支穹顶撑杆上节点。与一般位置处的配合圆管的焊接空心球节点相比,其承载力特性、节点刚度特性及节点设计方法均有较大不同,需要系统研究。本文在总结前人研究工作的基础上,对H型钢焊接空心球节点轴压和纯弯荷载作用下的力学特性和节点设计方法进行研究,对弦支穹顶支座节点及撑杆上节点的力学特性进行分析,主要研究内容和研究结论如下:通过试验研究、有限元分析得到了H型钢焊接空心球节点在轴压荷载作用下的力学性能,得到了节点轴压作用下的破坏模式,分析了轴压荷载作用下的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线以及轴向刚度退化曲线等,分析了焊接空心球直径D、焊接空心球壁厚t、H型钢高度h和H型钢宽度b对H型钢焊接空心球节点轴压承载力及节点延性的影响,并基于理论推导和有限元参数化分析得到了节点的轴压荷载作用下承载力、初始轴向刚度计算方法以及轴压荷载下节点弹性临界变形和塑性临界变形计算公式。完成了H型钢焊接空心球节点的纯弯试验、有限元模拟和参数化分析。得到了H型钢焊接空心球节点在纯弯荷载作用下的破坏模式、弯矩-名义转角曲线、荷载-应变曲线和抗弯刚度退化曲线,分析了焊接空心球直径D、焊接空心球壁厚t、H型钢高度h和H型钢宽度b对H型钢焊接空心球节点抗弯承载力和初始抗弯刚度的影响,得到了节点的纯弯荷载作用下承载力、初始真实抗弯刚度计算方法以及节点纯弯荷载下弹性临界变形和塑性临界变形计算公式。对弯矩作用下、轴力与弯矩共同作用下弦支穹顶支座节点和撑杆上节点进行试验研究和有限元模拟,分析了两种节点分别在弯矩作用下、轴力与弯矩共同作用下的破坏模式、承载力、抗弯刚度等力学特性。