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索穹顶结构是一种结构效率极高的空间张力索杆体系，这种结构以其新颖的结构造型、巧妙的构思、较轻的自重和快速的施工，一经问世便引起了国际空间结构学术界与工程界的高度重视。刚性屋面索穹顶结构的研究可以进一步拓展该结构形式的应用范围和领域。然而国内对刚性屋面索穹顶结构的研究尚属起步阶段，距实际工程应用尚有距离，因此非常有必要开展进一步的深入研究。本文从实际工程应用的角度出发，对刚性屋面索穹顶结构的建造技术进行系统地研究，旨在为索穹顶结构在国内实际工程的应用提供一定的技术储备。
本文作者在阅读了国内外大量文献的基础上，分析并总结了索穹顶结构及刚性屋面索穹顶结构的国内外研究现状、工程应用情况以及亟待解决的问题，进而在前人研究成果的基础上，提出了本文的主要研究内容。
本文首先从实际工程设计的角度，提出了若干刚性屋面网格系统的布置形式，并分析了其可行性与适用性，然后针对索穹顶结构，引入平衡矩阵理论，阐述结构的自应力模态和机构位移模态求解的方法，同时根据整体可行预应力的概念，运用广义逆理论确定索穹顶结构的整体可行预应力。最后考虑刚性网格系统及结构自重对结构初始顸应力分布的影响，并利用本文提出的“近似等效荷载生死单元法”,给出了刚性屋面索穹项结构用于设计分析的初始形态以及施工阶段的张拉控制内力。
根据刚性屋面索穹顶结构的结构构成形式和特点，对刚性屋面索穹顶结构的协同工作机理进行了深入地分析，进而提出了索、杆、梁协同工作的静力分析方法和基本假定，建立了刚性屋面索穹顶结构协同工作静力分析的力学模型，为后续的刚性屋面索穹顶结构力学性能的分析奠定了基础。
基于协同工作力学模型，采用非线性有限元计算方法，对刚性屋面索穹顶结构进行静力力学性能分析。针对两种常见的荷载工况：满跨均布荷载和非对称荷载，分析了结构的构件内力和节点位移随荷载变化的规律，考察了刚性网格系统的协同工作对整体结构的刚度和承载力的影响。另外，为了深入理解预应力水平和温度等参数变化对结构的影响，本文还对刚性屋面索穹顶结构进行了参数分析，得出了一些有益的结论。
在对已建索穹顶结构的施工方法进行总结和客观评述的基础上，提出了一种改进的索穹顶结构施工成形方法—“索穹顶塔架提升索杆累计安装张拉成形方法”，并针对刚性屋面索穹顶结构提出了刚性屋面现场无支架安装技术。
基于拉索原长控制技术，采用动力松弛法对两种常见的索穹顶结构施工成形方法及本文提出的“索穹顶塔架提升索杆累计安装张拉成形”施工方法进行了全过程模拟，并将本文方法与未设置提升塔架的施工方法进行了对比分析，进而对施工方法的可行性和适用性进行了评述。
作者在借鉴前人研究成果的基础上，基于索穹顶结构施工成形的特点，并结合本课题组近年来积累的实际工程经验，对索穹顶结构施工过程中误差的控制与调节问题进行了深入的分析，并进一步说明了对于索穹顶结构，科学合理的施工控制方法应该是施工前期的预控和施工过程中的控制，而不是施工完毕后繁琐的索力调试。本文建议了一些具体的误差控制措施及调节方法，这些措施及方法对索穹顶结构及类似的索杆张力结构的建造施工有指导作用，具有实际工程应用价值。
设计了一直径6m的葵花型刚性屋面索穹顶结构试验模型，通过模型试验，模拟了索穹顶结构施工成形的全过程，测试了施工过程中结构的力学特性，并验证了本文提出的“索穹顶塔架提升索杆累计安装张拉成形方法”的可操作性及其施工过程分析方法的精确性；测定了试验模型张拉成形后的初始预应力分布及节点坐标，并与理论值进行了对比分析；考察了结构在荷载作用下的力学性能，分析了刚性网格系统的协同工作对结构刚度及构件内力的影响程度；进行了瞬间断索试验，考察了局部构件破断瞬间及破坏后结构的形态。通过实测值与理论值的对比分析，得出了一些有益结论。
本文最后对研究的内容及成果作了系统总结，提出了以后亟待解决的若干其它关键问题及进一步的研究方向。
本文的研究工作为刚性屋面索穹项结构的建造提供了有力的技术支持，对刚性屋面索穹项结构的设计与施工均有重要的理论研究意义和工程应用价值。