随着现代建筑科技水平的不断提高,大跨度空间结构体系也日趋复杂,部分节点处杆件相贯较多,焊接连接不便且残余应力大。铸钢分叉节点由于其整体浇注成型的技术特点,可对节点分管数量,分叉角度和尺寸进行精确控制,实现节点光滑且美观的外形,同时将施工中的焊接部位转移至节点区外,消除了结构在多杆件汇交区域焊接时产生的残余应力,从而降低了施工难度,提升施工速度与施工质量。然而,现阶段铸钢分叉节点的优化设计和生产制造技术水平仍然较低。节点设计优化不足,在杆件汇交处存在应力集中现象,且节点自重大,用钢量多,生产运输成本高;节点生产制造技术落后,仍采用制造芯模-砂箱-熔钢浇注-热处理打磨等步骤的传统工艺,工序繁琐,制造精度低、工期长、成本高、节能和环保效益低下,已难以满足现代工程实践的需求。针对铸钢分叉节点设计及制造过程中存在的上述问题,本文以铸钢双分叉、三分叉、四分叉节点为对象,采用拓扑优化的方法对铸钢分叉节点的最优拓扑形态进行了研究,并利用3D打印制造技术探寻了铸钢分叉节点智能制造方式。首先,利用Solid Works三维建模软件建立原始的铸钢分叉节点模型,并应用Hyper Works有限元软件中的Opti Struct求解器对铸钢分叉节点进行了拓扑优化,讨论了惩罚因子、棋盘格控制等优化参数对优化结果的影响,得到了优化后模型的单元密度云图与单元等值面图,后经多次对比调试得到铸钢分叉节点的最优拓扑模型。将拓扑优化节点与原始铸钢分叉节点进行力学性能的分析比较,证明了拓扑优化方法可以在保持节点良好力学性能的同时显著降低铸钢节点的自重,提高其设计优化水平。将已得到的最优拓扑优化节点与工程中常用的焊接空心球节点和树状节点进行对比,得出了拓扑优化节点受力性能最为优良,利用拓扑优化的方法寻找铸钢节点的最佳形态是有效可行的结论。然后,基于拓扑优化节点的模型特征人工设计了新型节点,对其进行力学性能分析,并与拓扑优化节点作比较,探索了未来节点的新设计思路。而后选取两种实际工程中应用的节点作为算例,应用拓扑优化方法对其进行了找形设计,并将优化后的节点与原节点进行了力学性能比较,得出优化后的节点较原始节点质量减轻,力学性能提升,再次印证了利用拓扑优化原理找寻结构的最优模型的合理性与可行性。最后,讨论了在建筑领域3D打印的技术及设备概况,应用FDM技术、SLM技术以及快速铸造工艺等3D打印制造方式制造出了拓扑优化节点的缩尺模型。与传统制造工艺相比,3D打印制造逐层打印的技术特性不受模型外观的任何限制,十分适合制造拥有复杂外形的拓扑优化节点。将3D打印技术应用于节点制造,不仅可以显著提高生产速度、改善制造精度,还可以毫无困难地解决拓扑优化形成的复杂形体采用传统工艺难以制造的关键问题。