索网结构是张力结构的一种重要形式,其受力合理,充分利用材料强度,耗钢量少,施工方便,且建筑形式美观,造型富于变化。苏州体育中心游泳馆采用马鞍形正交单层索网结构,由V形结构立柱、马鞍形环梁、承重索和稳定索、刚性屋面及幕墙构成,环梁投影为直径106m圆形,拉索采用定长双索。本文在对索网结构特征和研究现状详尽总结和概括的基础上,以苏州体育中心游泳馆为工程实例,对马鞍形索网结构的施工方案设计、零状态找形、施工过程模拟分析、误差模拟分析以及结构特性分析等方面进行了细致研究工作。本文首先对索网结构的结构形式进行了介绍,阐述其相关的结构组成和力学特性。国内外对索网结构的找形和静动力性能等已有很多的研究。找形方法有动力松弛法、力密度法和非线性有限元法等。索网结构的静动力性能研究主要集中在索网的柔性和非线性特征上。同时,本文对经典的索网结构工程进行了梳理,所列工程各有特点。索网结构因其拉索数量多、索夹安装复杂以及预应力施加困难等原因,拉索的施工是其整个施工过程中的重点和难点。本文摒弃传统的满堂支架施工方案,设计了无论在工期、经济性和可操作性上都优越许多的两种拉索施工方案,分别为整体牵引提升法和高空组装法。在详细阐述两种索网施工方法内涵的基础上,对其包括张拉工装、施工难易程度、安全性及工期等方面进行了详尽的对比,得出两种施工方案的适用条件。索网结构零状态找形研究主要是为了获得外围结构的组装状态,以使结构成型时达到目标位形和索力。本文采用迭代正算法对苏州游泳馆进行零状态找形,以结构恒载态的位形和索力作为零状态找形的分析目标,以V形柱柱顶节点为关键控制点,计算出节点预调值,作为钢结构制作和安装依据。针对提出的两种拉索施工方案,本文采用“确定索杆系静力平衡态的非线性动力有限元法(简称NDFEM)”跟踪苏州游泳馆马鞍形单层索网结构的整个施工过程,模拟分析施工过程中结构的响应,包括施工过程中的拉索索力、周边钢结构应力、结构位形、胎架内力、工装拉索索长及规格选择等。另外,对于类似索网结构的误差敏感型结构,尤其是采用定长索(索端不设调节量)的索网结构需要进行误差分析。本文对苏州游泳馆引入索长制作误差和外联节点安装误差,进行组合误差分析。根据规范及相关工程经验设置误差分析工况,对比各工况下拉索索力误差是否满足规范小于10%的要求,并依据计算结果,对结构施工及索头端板设计提供合理性建议。马鞍形索网结构的外围结构对整个结构的受力性能至关重要。本文对苏州游泳馆V形柱激活批次、V形柱倾角以及外围环梁刚度进行了参数化对比分析。V形结构柱分批激活有利于降低V形柱应力水平,减少支座拉力出现,只是在柱全部焊接之前结构刚度较低,安装屋面前后索网位形变化较大。V形柱倾角在环梁刚度较大情况下,对整个结构受力影响较小,直立V形柱更有利于材料的充分利用,但在环梁刚度较小的情况下,V形柱保持一定倾角对提高结构整体刚度有着重要的意义。环梁刚度的增加会增加结构刚度,有利于抵抗荷载产生的变形,但环梁内力会增加,同时会改变索网位移分布,需谨慎为之。文章最后对本文主要的研究内容和研究成果作了较为系统的总结,提出了尚待解决的一些问题及后续进一步的研究方向。