本文通过对深圳市民中心大屋顶下支撑的三个巨型焊接钢牛腿的模型试验研究，发现其中最大的方塔一号牛腿，尺寸达到了1.9m×1.7m×1.8m，单个牛腿受力23188.4kN，尺寸及受力如此巨大的焊接组合钢牛腿，在国内外的工程实例均无记载，该牛腿处于支撑整个67000kN屋盖的关键位置，下面为市政府办公及市民活动场所，结构非常重要。为保证工程的结构安全，有必要结合试验对该构件进行深入研究。 结合目前的钢结构设计理论对焊接组合钢牛腿进行理论研究，对焊接组合钢牛腿的设计要点，结合理论进行简单验算，验算结果表明，在常规的设计理论下，钢牛腿的正截面强度是满足设计要求的。 用常规理论设计无法反映牛腿节点的局部应力集中问题，对局部应力集中状况不能进一步的明确，对局部应力集中的危害无法准确评价。为此，有必要通过其它的手段对牛腿进行进一步的分析研究。根据目前的研究方法，我们通过模型试验和美国的ANSYS软件分别对牛腿进行分析研究。 模型试验采用3：10的比例模型，分别对三个牛腿进行模型试验，根据试验得到的应力结果表明，最大的方塔1号牛腿与钢柱连接部位的根部局部应力集中比较严重，超过规范的规定强度设计值范围，有可能对结构产生不良影响。根据试验结果，对原设计方案提出了改进意见，通过对其进行局部的构造处理，再通过补充试验验证，局部应力集中得到有效的控制，满足规范的要求。根据前后两次试验对比结果，对原设计方案提出了改进意见。 采用美国的ANSYS有限元计算软件对牛腿的两个方案进行有限元计算分析，计算结果与试验结果大致相同。试验和分析结果较为一致。结论表明，改进的方案是可行并合理的。不过，与试验结果不同的是，计算结果显示的局部应力集中部位为牛腿与钢柱连接部位的顶部。 结合试验情况与ANSYS软件的计算模型假设对局部应力集中部位的不同进行分析研究，结果表明，试验结果较接近牛腿受力的实际工况。因为ANSYS软件在建立计算模型时对焊缝连接做为固定连接，焊缝的弹性模量为无穷大。而实际的情况并非如此，焊缝的弹性模量是有一定数量的。由于ANSYS软件设计的局限性，对焊缝连接的弹性模量的数值设定没有功能设置，因此无法进行进一步研究，这也是该软件需要进一步完善的地方。 研究结果表明，根据现有规范设计受力达23000kN的巨型焊接钢牛腿是可行的，但同时应该注意解决局部应力集中问题。