随着结构设计与施工技术的进步,大跨度空间结构越来越多地出现在国内外。由于其跨度大,结构体系复杂等特点,在荷载作用下其真实受力状态成为我们关心的问题。在结构运营过程中,温度、雨、雪等环境荷载均是频遇值较高的荷载。目前对于这些环境荷载的效应都有相应的计算理论,但是在实际情况中,温度、雨、雪等几类荷载的作用模式都具有一定的不确定性,与理论计算中的假定可能不完全相符,因此对服役中的结构进行实测成为一个重要的手段。由于大跨度空间结构往往体型巨大且形状较不规则,在上面布置大量测点运用有线传感进行实测将会使布线工作变得十分困难,因此国内外在大跨度空间结构上开展的实测研究仍然不多。为此,课题组开发了基于无线传感网络的大跨结构实测系统,并运用该系统对国家体育场钢结构各部位的温度与应力进行了长期实测。本文以长期实测所积累的海量数据为依据,对国家体育场钢结构在温度作用以及雨雪荷载作用下的受力特性进行了分析。为研究温度的作用机理,首先分析了结构在不同条件下的温度分布规律。鉴于结构温度场的非均匀性,本文不仅研究了长期温度作用下结构各部位的应力变化规律,而且将温度作用分为整体均匀的年温温度作用与非均匀温度场作用,分别研究了年温温度作用与非均匀温度场作用各自对结构应力变化的影响。研究结果对于温度作用在理论计算中的考虑具有一定参考意义。通过对一次暴雨过程以及降雪过程中结构应力与温度的跟踪监测,得到了雨雪荷载作用下结构各部位的真实应力变化。基于对温度作用下结构受力特性的研究,本文采取一定方法剔除了降雨及降雪过程中的温度应力,提取出了雨雪荷载所造成的附加应力,并分析了雨雪荷载对不同结构部位的影响程度。最终本文通过温度作用下和雨雪荷载作用下结构应力变化的对比,讨论了各类环境荷载在结构内力组成中所占的比例,总结了结构在环境荷载作用下的受力特性。