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,焊接空心球节点也朝着大尺寸方向发展,然而,目前对大型焊接空心球节点的力学性能及承载力等方面的研究还不够全面,尚无相应设计规范。因此,研究此类节点的静力工作性能并提出可行的方法来指导工程实践具有重要的意义。本文以华中科技大学体育中心为工程背景,对一受力复杂的大直径焊接空心球节点进行了有限元分析和足尺模型试验研究,为拱形桁架的安全评估和节点设计提供重要参考。本文首先对网架结构的节点进行分类说明,介绍了焊接空心球节点的构造和受力特点,重点从试验和理论两个方面对该类节点的研究情况进行了系统的总结与分析。接着,阐述了板壳问题的有限元原理,系统介绍了非线性有限元理论。基于上述有限元理论基础,采用有限元程序ANSYS 对该球节点进行了非线性有限元分析。建模时,采用ANSYS 的shell143 弹塑性壳单元,同时考虑几何和材料双重非线性,并假定材料为理想弹塑性,服从Von-Mises 屈服准则。计算时,采用Newton-Raphson 迭代方法,并辅助了线性搜索技术、应用预测和自适应下降等加速收敛技术。通过有限元分析得到了球节点的应力分布规律,并得知在1.5 倍设计荷载作用下,四号管根部达到屈服应力,在2.2 倍设计荷载作用下节点达到破坏。最后,对该焊接空心球节点进行了足尺模型试验,通过试验获得节点的主要关键点的应力和承载力,并将试验结果与有限元分析结果进行了对比分析。试验结果表明:在1.4 倍设计荷载作用下,四号锥管根部首先进入屈服,试验结果和有限元结果基本一致,验证了有限元分析模型的可靠性和计算方法合理性。基于上述研究结果,为大型焊接空心球节点的工程设计提供了重要参考。