高强钢材大跨空间结构工程日渐增多,其中高强钢构件错综交汇,节点焊缝密集且受力状态复杂,而目前缺乏针对高强空间结构焊接节点的相关研究,尤其欠缺考虑高强焊接节点多向受力性能的设计建议。因此,本文选取大跨空间结构中应用极为广泛的焊接空心球节点为研究对象,基于钢材微观损伤断裂预测模型,系统地开展了 Q460高强钢材焊接空心球节点双向荷载作用下的力学性能及损伤破坏机理研究,力求为大跨空间结构的进一步发展提供科学依据。论文的主要工作和成果如下:(1)完成了 6个Q460高强钢材焊接空心球节点试件足尺模型的双向受力试验,从试验现象、破坏机理、荷载-位移曲线、延性系数、断裂荷载和位移、极限承载力等多个角度,对比分析了主支管荷载作用方向与荷载比例不同时,焊接空心球节点的受力特性。试验结果表明:主管受拉试件的极限承载力高于主管受压试件,双向受压为最不利工况。支管力的方向对焊接空心球节点主管受拉工况下的延性系数影响不大,对主管受压工况下的延性系数影响显著。主支管力异号工况的延性系数大于主支管力同号工况,并且随着支管压力值的增大,试件的延性系数明显升高。(2)采用ABAQUS有限元分析软件建立了考虑焊缝、热影响区、钢板负公差的有限元精细化模型,探讨了网格尺寸变化对计算结果的影响。基于SWDM微细观断裂预测理论,对试件断裂荷载和位移进行校核。结果表明,所建有限元模型能准确反映节点构件的各项非线性性能,SWDM微细观断裂模型适用于焊接空心球节点断裂预测,验证了本文数值分析方法的有效性。(3)通过大量算例对焊接空心球节点双向受力性能的影响因素进行了系统地分析,探讨了空心球外径D、空心球壁厚T、钢管外径d、钢管厚度t、主支管夹角θ,主支管轴力比λ等参数变化对高强钢材焊接空心球节点双向荷载作用下力学性能的影响。参数分析结果表明:随着球径D、主支管轴力比λ的增大,节点极限承载力下降;随着球壁厚T、管径d、管厚t和主支管夹角θ的增大,节点极限承载力升高;根据算例结果提出了节点双向荷载作用下的承载力设计公式。(4)确定了焊接空心球节点双向荷载作用下的拉压破坏机理:主管受压破坏为弹塑性压曲破坏,主管受拉破坏为强度破坏。