锥头

网架配件

“锥头”是螺栓球钢网架结构中用到的配件，焊接在钢管的端部，高强螺栓的螺杆穿过其底部圆孔拧入螺栓球，螺帽在锥头内部，与“封板”作用相同，钢管直径较小时采用“封板”，钢管直径较大时为了避免相较于同一个螺栓球上的钢管之间相碰，采用“锥头”。“锥头”或者“封板”与钢管组成螺栓球网架结构的“杆件”。有时候将“封板”和“锥头”统称“封头”。

实体形状

“锥头”顾名思义是一个锥形物体，大直径端与钢管焊接，小直径端通过高强螺栓及套筒与螺栓球连接。

螺栓球网架结构中的“杆件”是指钢管两端头焊上锥头（或封板）后的状态，图1示为待发货的网架杆件。

配件关系

了解了螺栓球网架结构的配件之间的关系，也就了解了此类结构体系，图2示中的5即为“锥头”，从中可以看出，“锥头”、“钢管”、“高强螺栓”、“套筒”、“紧固螺钉”以及“螺栓球”这些主要配件之间的关系。

下图3是连接后的实物节点照片：

材质与成型

封板与锥头宜选用与钢管一致的材料，螺栓球网架的钢管如果是焊管一般选用Q235B钢，如果是无缝管一般选用20#钢，所以锥头的材质一般采用Q235钢材。

锥头宜采用模锻成型。

它的加工分以下三个阶段：

1、下料：锥头下料的原材料是圆钢。

2、锥头坯料锻造：下料的料块加热后模锻制成，锥头毛坯锻造前不得有过烧、裂纹等缺陷，锻后要求正火处理，表面去除氧化皮。

3、锥头机加工：锥头锻造成型后采用铣床加工锥头与杆管内壁相配合的台阶、锥头小直径端平面及焊缝坡口，锥头两端面垂直度控制在0.5mm。端面铣加工后在划线平台上画出螺孔加工线中心线并同时刻画出锥头组装定位及装夹检测中心点。螺孔加工采用数控钻床加工而成。加工的参数如图4示。

类型及规格

虽然各研究机构也给出了各类简化计算公式，但对锥头的计算，现有的规程仍然没有明确的条文。

从受力的角度要求：锥头任何截面的承载力应不低于连接钢管。

锥头的规格与几个方面的因素有关，一是与之组焊的钢管规格（直径与壁厚），决定锥头大头的直径，第二个因素是另一端放置的高强螺栓的规格，决定小头的直径以及底板厚度，第三个因素是锥头的长度。

锥头的底板厚度是一个很关键的指标，因此，针对不同的高强螺栓，规范有一个限值：

《JGJ7-2010空间网格结构技术规程》与《GB/T 16939-1997 钢网架螺栓球节点用高强度螺栓》中有相同的规定：

锥头的长度也影响到螺栓球的大小，当同一个螺栓球上两个杆件夹角很小时，确定螺栓球直径的条件除了高强螺栓在球内相碰的因素外，杆件之间的碰撞也是因素，因此锥头较长时会有优势，锥头类型基本有两大体系，一个是徐州市场系列，一个是浙江市场系列，浙江市场系列的锥头长度较短。

杆件组焊

锥头在网架结构中的存在方式还是与钢管组成杆件，具体的组焊步骤是：

先将高强度螺栓预置于锥头螺栓孔中，并采用胶片粘贴牢固，防止倒落入锥头内部。

然后采用专用装夹夹具进行自动组装，而锥头的定位主要靠两侧旋转定心顶针控制其中心轴线，杆件的长度通过限位档块控制。杆件装配时，保证杆件两端锥头顶面与钢管轴线的垂直度达到0.5%R（R为锥头底端部半径）、杆件两端锥头端面圆孔轴线与钢管轴线的不同轴度不大于管径的1%。并保证在钢管端部与锥头之间预留有2～3mm间隙。

最后采用CO2气体保护焊。

《JGJ 7-2010空间网格结构技术规程》6.2.2条要求：钢管与锥头的对接焊缝为二级焊缝。

《JG/T10-2009钢网架螺栓球节点》5.6.3条要求：钢管与锥头应按全熔透对接焊施焊，保证焊缝等级达到二级。