在网架结构中,焊接空心球节点以其构造简单,连接方便,不产生节点偏心等优点得到广泛应用。近年来,随着网架跨度的增大、造型的日渐复杂,焊接空心球节点也朝着大尺寸方向发展,严重影响了网架结构应有的美观,而且超大直径的球节点承载力如何也缺乏可靠的理论与实验研究。本文提出的钢管缩径与焊接空心球连接的节点形式,结合了焊接空心球节点和螺栓球节点的优点,该节点形式应用于网架结构,不仅继承了焊接空心球节点的优点,而且有效减小了焊接空心球直径,同样球径的焊接球节点可以汇交更多的杆件,同时保证了焊接球节点的承载力及网架的美观,设计的焊接锥头系列也可以使其实现工厂批量化加工,并有效的减少了现场施焊的焊缝长度,减少了人工费,也更方便施工。本文采用ANSYS有限元分析软件,对典型钢管缩径焊接空心球节点进行建模分析计算,深入研究了几何非线性对节点承载力的影响,对比了节点承受单向拉、压荷载时的荷载—位移曲线,并分析了节点的应力发展过程,从而了解了钢管缩径焊接空心球节点的受力性能和破坏机理。本文通过对194组受单向轴力的钢管缩径焊接空心球节点进行有限元分析,考察了钢管缩径后直径与球径比、空心球径厚比及空心球直径对节点承载力的影响,并提出了钢管缩径焊接空心球节点的极限承载力公式。为考虑空心球多向受力对节点承载力的影响,对180组节点受双向轴压力进行了有限元分析,此时节点承载力按在回归出的空心球单向受压承载力公式的基础上乘以一个双向受压折减系数计算,该系数与钢管缩径后直径与球径之比、次管和主管的轴力比及空心球的径厚比有关,该系数随这些比值的增大而减小,最终回归分析得到了该折减系数的计算公式。为使钢管缩径焊接空心球节点具有实用性,本文针对常用钢管型号设计了一系列焊接锥头、焊接空心球的具体尺寸,并研究了其承载力,与直钢管焊接空心球节点进行了质量、承载力及现场施焊焊缝长度的对比。借助某一实际网架屋盖工程,形象直观的对钢管缩径焊接空心球节点及直钢管焊接空心球节点进行了对比,对设计的钢管缩径焊接空心球节点系列进行了实用性的初步探究。结果表明,该节点形式,在保证承载力的前提下,减小了空心球的直径、减轻了节点重量、节省了钢材、减少了现场焊接工作量、节省人工费且更方便施工,基本实现了预期的效果。