钢管结构因其具有轻巧美观、用钢量省等优点,在我国得到了迅速的发展,应用范围也越来越广泛。铸钢节点在现代大跨度钢管结构中表现出了造型美观、可塑性强、受力安全合理等优点。正在被工程设计人员应用于工程实际中。南通体育会展中心工程作为一个大型建设项目在许多部位采用了铸钢节点,尤其是在分叉柱底等受力较大的关键部位也使用了铸钢节点作为主要受力构件。为了保证整个结构的正常工作,有必要对分叉柱底铸钢节点的工作状态作出评估,找到设计中存在的问题,并加以解决。因此本文利用有限元分析软件ANSYS对南通会展体育中心分叉柱底铸钢节点的应力集中情况以及极限承载力做了分析研究,并得出了一些有用的结论,希望能对类似的多管相交铸钢节点的设计和制造起到一定的参考和指导作用。首先,本文对分叉柱底铸钢节点在四种正常工况荷载下的应力状态作了分析。通过布置在铸钢节点内外侧各关键部位的测点的应力情况,证实了该铸钢节点存在比较严重的应力集中现象。结合其它文献的一些关于多管相交结构应力集中问题的研究成果,本文指出了多管相交铸钢节点容易产生应力集中的部位,然后分析了降低铸钢节点应力集中的方法,证明了铸钢节点的倒角区域以及在内部设置加劲肋是降低铸钢节点应力集中程度的行之有效的方法。其次,通过对分叉柱底铸钢节点与没有倒角区域的铸钢节点在极限承载力及破坏形态上的对比,并对铸钢节点在若干关键几何参数变化情况下进行了弹塑性大应变分析,并跟踪节点在整个加载阶段各点的应力、应变变化过程,计算出了节点的极限承载力。在非线性有限元求解过程中,考虑了网络精度、边界条件、材料特性等因素,利用10节点实体单元模拟铸钢材料的特性,使得到的极限承载力具有较高的工程精度。分析证明,通过合理的设计,可以使多管相交的铸钢节点的破坏形态只是单支管达到屈服强度,发生轴向屈服破坏,避免了一般管节点在各支管轴向拉压力共同作用下过度变形破坏和冲切破坏,提高了结构的安全度,并且充分利用了铸钢材料的强度。最后,本文结合铸钢节点的铸造生产工艺对节点构造的合理性进行了探讨,提出了对实际工程设计有益的建议和理论依据。