钢牛腿作为传力构件在钢结构中已得到广泛应用，常用于工业与民用建筑工程的连接部位，在大跨度空间结构体系中起着重要作用。由于钢牛腿承受上部立体桁架传递的荷载，牛腿的承载能力关系着整个结构的安全，因此有必要对其受力性能进行研究。本文以武汉市某体育馆为工程背景，该体育馆主体结构采用钢筋混凝土框架结构。屋盖系统为空间大跨度结构，整个屋盖系统由拱桁架组成，拱形桁架作用在立体桁架上，由钢板焊接而成的牛腿承受立体桁架传递的荷载。由于设计单位仅对荷载作用下牛腿的强度进行了验算，而对牛腿此时的应力、稳定性状况和仅考虑单层牛腿受力时牛腿的受力情况未作研究。根据设计方的要求，对牛腿的应力应变情况进行了实测。本课题的研究目的就在于分析牛腿在两种状况下的受力情况，确定其能否满足设计要求，保证结构的安全使用。文中分析包括：(1)考虑某两层牛腿同时承受立体桁架传递的荷载，对牛腿的稳定性及应力应变进行分析；(2)考虑实际施工顺序方面的原因，仅单层牛腿承受立体桁架传来的荷载时，对牛腿的强度、稳定性及应力情况进行分析。强度和稳定性主要根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)(以下简称《规范》)和相关理论进行强度和稳定性验算；由于常规理论无法反映牛腿的应力集中问题，因此本文利用ANSYS有限元软件建立牛腿的有限元模型，进行应力、应变分析。文中将计算值与实测数据进行了比较。分析表明，牛腿的强度和稳定性均能满足《规范》要求；有限元软件结果显示构件上翼缘和腹板上部存在较大的应力集中，在规范要求范围之内，该牛腿能满足安全性要求。但在施工过程中，应避免单层牛腿承受荷载的情况发生，否则上翼缘板的应力集中会超过钢板的屈服强度，影响牛腿的承载能力。