高效可靠的节点体系是空间结构设计合理、施工简便的基础。拓扑优化技术是寻找空间结构节点合理形态的有效手段,增材制造则是实现优化后不规则复杂节点高质量成型的创新技术,这两种技术的联合运用为实现空间结构节点的设计制造一体化提供了新的有效途径。然而,金属增材制造技术制品力学性能缺乏全面描述的问题仍然阻碍着这一技术在土木工程领域的发展与应用。本文在简要总结金属增材制造技术分类及选择性激光熔融(SLM)技术研究进展的基础上,对SLM技术增材制造不锈钢试样的基本力学性能进行试验研究及统计分析,并对实际索穹顶节点进行拓扑优化,主要研究内容及成果如下:(1)316L不锈钢SLM试样力学性能的试验研究分别采用两种SLM生产设备制备了两种厚度、五个方向的48个316L不锈钢试样,通过拉伸试验获得其基本力学性能。试样的弹性模量范围为172.61-215.55GPa,屈服强度为 446.90-583.47MPa,极限强度为 576.22-734.43MPa,延伸率为20.69%-49.56%。屈服强度和极限强度均远高于经固溶处理的316L不锈钢型钢板和钢带规范值,且均高于未退火处理的锻件水平,屈强比也远高于经固溶处理的不锈钢型钢板和钢带水平。不同设备、不同厚度和不同方向试样的力学性能表现出较为明显的差异。结合进一步的断口扫描电镜试验和已有文献结果,分析了不同生产设备、不同厚度、不同方向试样的力学性能存在差异的原因及随角度变化趋势。(2)SLM试样力学性能的统计分析分析了已有不锈钢本构模型的适用性,表明修正R-O模型和G-R-O模型能够较好地拟合本次试验的应力-应变曲线。采用SPSS软件分析了本次试验力学性能指标的分布规律:弹性阶段的弹性模量、泊松比以及处于弹塑性交界处的屈服强度基本符合正态分布规律,而对应塑性阶段的极限强度和延伸率与正态分布相差较大。通过方差分析和非参数检验方法探究了设备、试样方向和厚度对力学性能指标的影响,在此基础上给出了各组试样的力学性能指标平均值和具有95%保证率的参考值范围,可供实际应用参考。(3)索穹顶节点的拓扑优化为了探索钢结构节点设计中拓扑优化和增材制造技术的应用,运用基于变密度法的SolidThinking软件和基于双向渐进结构优化法的Ameba软件分别对雅安天全体育馆索穹顶结构中的外脊索节点和内脊索节点进行拓扑优化,并通过数值模拟评估原始节点和优化节点的受力性能。结果表明:对于实际工程中耳板较大、可优化区域较少的节点,在优化过程中可以进行重设计增加核心区域、不把耳板区域全部视作非设计区域,从而增大可优化区域,获得较好的优化结果。拓扑优化技术能够显著减少原始节点在最不利工况下的低效单元,减少节点质量,获得合理而美观的新型优化节点。