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索穹顶结构是一种新型的预应力全张力体系，除了一般预应力钢结构轻质、大跨的优点，其良好的经济性能、较高的结构效率更是为其赢得了广阔的发展空间。这种结构在国外已有不少成功的工程实例，在我国也受到了科研人员和建设者越来越多的重视，但由于模型尺度、节点构造等关键问题的限制，索穹顶结构一直未能在国内的实际工程中得到应用。耐火性能差是索穹顶结构不可忽视的缺陷，而目前国内对索穹顶结构抗火性能的研究几乎是空白，本文正是基于国内首个大跨度索穹顶(鄂尔多斯伊旗体育中心)工程研发的需要进行的结构抗火性能研究，因此具有很强的理论研究和工程现实意义。
在查阅大量国内外相关规范和汲取国内抗火研究经验的基础上，本文选取了适合索穹顶结构抗火性能研究的高温下材料性能模型；考虑结构大空间、大跨度、杆件表体比大等特点，选定实用大空间建筑火灾空气升温理论和截面温度均匀分布的杆件升温模型做为索穹顶结构火灾温度场模拟的理论依据。
以温度-结构耦合分析为基本方法，本文进行了伊旗体育中心肋环型索穹顶结构在中心对称火灾荷载和偏心火灾荷载下的模拟分析，得到了各工况下结构变形、节点位移、杆件预应力损失的基本规律，研究表明此类结构对偏心的火灾荷载更为敏感，索网平面内刚度较弱是导致结构火灾下变形较大甚至结构失效的关键因素，提出中圈撑杆部位是肋环型索穹顶结构抗火设计的重点部位。
在不考虑建筑方案限制的条件下，本文还研究了联方型索穹顶结构抗火性能，建立了与伊旗体育中心索穹顶结构具有相似设计参数的联方型索穹顶模型，对其进行了中心对称火灾荷载和偏心火灾荷载下的抗火反映分析，在此基础上对比了肋环型和联方型两种索穹顶火灾下的结构响应，分析表明：联方型索穹顶结构在抗火过程中表现出了较为明显的优势，这与其整体刚度的加强密切相关。
最后，针对索穹顶结构在偏心火荷载下暴露出的侧向约束不足的问题，本文提出了在中圈撑杆部位加设环向杆件的结构改进方案，使原结构在抗火性能上得到了较大改善。