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张弦结构屋盖通过结构刚性杆件体系与柔性拉索撑杆体系相结合，发挥各自优点弥补各自不足，属于半刚性杂交空间结构，以合理的结构构成、优越的结构性能及对建筑造型的广泛适应性在工程中得到推广应用。本文结合同济大学建筑设计研究院近年所创作的2010年上海世博会主题馆、泉州体育馆、北京大学体育馆以及江苏连云港体育馆、安徽大学体育馆、福州铁路南站站台雨蓬等各具特点的张弦空间屋盖结构，进行张弦空间结构与下部支承结构的静、动力协同工作研究。
张弦空间屋盖结构与下部支承结构协同工作的问题实质为下部支承结构为屋盖结构提供的静、动力边界条件变化对屋盖结构力学性态影响的一般规律问题，来源于工程设计实践。论文从结构体系入手，从“整体性”的角度介绍张弦结构体系的基本特点，概述了结构设计的一般方法，包括参数指标、工程分析中的常见问题及其分析手段、基本理论。
从张弦结构的半刚性、自平衡、主动控制等特点入手，运用非线性分析方法揭示其基本力学内涵。分析表明，张弦空间结构的刚性构件体系贡献了结构的线性刚度，结构的变形协调使拉索应力刚化增大结构的几何刚度；对索施加初始预拉力可以增大结构几何刚度，但不影响结构总刚度增量的变化规律；结构总刚度的非线性部分随荷载步的改变而吏新，结构分析须先确定结构所处的荷载工况。
从屋盖支座设置方式和索初始预拉力入手，分析在不同支座形式时和不同索初始预拉力时张弦空间结构屋盖对下部支承结构的作用力及屋盖结构自身的力学响应。对屋盖单独模型和整体模型的弹塑性极限承载力全过程分析，以考察屋盖结构的材料非线性和边界条件状态非线性特征。分析表明，为充分实现张弦屋盖的自身控制功能，降低屋盖与下部支承结构的静力相互作用影响，应从屋盖结构总体系的层面综合考虑进行张弦空间屋盖结构的布置，合理确定索初始预拉力和支座方式；基于张弦结构自平衡特性而设置的滑动支座，不仅有效的减小屋盖温度应力，对于滑动支座滑移方向的调整可以有效减小屋盖对其下部支承结构的作用力；结构的弹塑性发展全过程有利于发现其薄弱部位，达到极限状态时结构表现为材料失效；当张弦空间结构设置的滑动支座滑移达到滑程时，结构的边界条件转变为相应的铰支座或弹性支座，指出了屋盖静力计算中实际边界条件的弹性支承刚度的模拟方法。
针对不同布置方式的张弦空间结构，通过假设边界条件的屋盖单独模型与实际边界条件的整体模型的动力及地震响应对比，反应两者的差异及屋盖单独模型的不合理，提出整体模型分析的必要性。对结构分析整体模型中下部支承结构质量分布特征不变、进行刚度参数改变以变化屋盖结构所处的动力边界条件，分析张弦屋盖结构自身动力特性、整体模型的动力特性、以及屋盖结构地震响应三者之间相互联系的规律。分析表明，水半地震作用下，应避免屋盖结构的振动频率接近整体模型的相应水平方向的振动频率，从而避免屋盖结构产生较大的地震作用效应，并给出了动力特性耦合梯度曲线，其因结构不同布置方式和屋盖与下部支承结构联系的紧密程度各有差异；整体结构水平振动特性对屋盖结构的竖向地震作用效应影响较小。
文章最后归纳出对于张弦结构设计的实用方法，得到本论文的结论并简要讨论了今后的研究工作。