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節(jié)點是連接桿件、傳遞荷載的重要組件，是大跨空間結構成形的關鍵，其性能關乎著結構整體的安全與穩(wěn)定。由于空間結構節(jié)點的性能和成本取決于結構材料的有效使用及構型的合理設計，因此其設計工作一直都是大跨空間結構發(fā)展的重點。根據相關研究可將空間結構節(jié)點的設計發(fā)展歷程概括為三個階段：基于經驗的簡單構造設計、基于經驗的改進設計以及借助優(yōu)化算法的找形設計。早期工程中應用的節(jié)點往往僅依靠設計師的經驗進行簡單的構造設計，由于結構未經過系統(tǒng)的計算分析，出于安全考慮工程師通常會賦給節(jié)點過量的材料，導致設計成形的節(jié)點構型不合理、造價較高等問題，如板式節(jié)點、焊接實心球節(jié)點。
隨著有限元技術的發(fā)展和力學理論的完善，通過借助仿真工具計算結構的受力性能可在一定程度上提高節(jié)點的材料利用率，從而控制設計成形節(jié)點的剛度和經濟成本。數值模擬計算為空間結構節(jié)點的設計方式帶來了革命性轉變，其與工程師經驗的有機結合構成了現(xiàn)階段節(jié)點普遍采用的基于經驗的改進設計方法，即首先根據工程師經驗設計出一個節(jié)點的初始模型，其次利用有限元技術詳細計算初始模型的力學性能，然后基于數值模擬分析的計算結果對節(jié)點初始模型的材料分配和結構構型進行調整，經過多次計算和調整的循環(huán)過程才能夠確定節(jié)點的終設計形態(tài)，有必要的還需進行節(jié)點模型試驗。雖然基于經驗的改進設計方法在空間結構節(jié)點的設計工作中取得了不錯效果，但是其周期長、能耗大，而且設計的節(jié)點模型在工程實踐中常反映出自重大、幾何形狀優(yōu)化不足以及應力集中現(xiàn)象明顯等問題，如深圳大運會主體育場在網架的肩谷處所采用的鑄鋼節(jié)點大重量達到了98.6t；青島2014世園會主題館樹狀柱的兩個支管連接處和主分管交界處局部應力均超過300MPa。因此在保證空間結構節(jié)點受力性能的條件下，具有合理經濟性的佳結構設計已經變得愈發(fā)重要。
