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近日，国内首个跨度突破百米的索穹顶结构投入使用，该工程位于天津理工大学新校区内，是第十三届全运会比赛场馆之一。
该工程屋盖平面投影为椭圆形，屋盖为马鞍形双曲面形式，投影面积约为6400㎡，柱顶不等高，平均标高为22.950米。屋盖结合建筑造型采用索穹顶结构形式，长轴约102m，短轴约82m，内设三圈环索及中心拉力环，最外圈脊索及斜索按照levy式布置，共设32根，与柱顶混凝土环梁相连，内部脊索及斜索呈Geiger式布置，每一圈设16根，拉索最小规格60mm，最大规格133mm，整个索网和内拉环、撑杆的总重量约353T。
1、该工程索穹顶特点：
1.1.结构形式新颖：索穹顶结构有Geiger型和Levy型索穹顶结构，本项目索穹顶结构是Geiger型和Levy的结合体，内侧为Geiger型，外侧为Levy型。环梁为高低不平的马鞍形，国内外都比较罕见。
1.2.结构跨度大：本工程索穹顶跨度达到102m，是国内首个跨度超过100m的索穹顶结构。
1.3.本项目索穹顶为非极对称结构：目前国内已经建成的3座索穹顶结构均为极对称结构，但本项目索穹顶结构只有两个对称轴，外环梁的高度不等，最高27.947m，最低22.215m，由于外环梁的形状高低起伏造成在提升过程中的索力、提升用的工装钢绞线长度都不相同，增加了提升过程的难度。
1.4.结构内力非常大：为了保证结构成型后的形状，以及各种工况下拉索不出现松弛，成型态下脊索的内力差别比较大，短轴脊索的内力超过500T，长轴脊索的内力74T，超大的内力为结构提升和张拉带来很大的难度。
1.5.场地内的已建土建结构对结构安装工艺有影响：本项目在长轴方向布置有土建结构，三层结构的高度为16.4m，在三层的边缘还布置有5m高的柱子和梁。在成型以后，该土建结构和穹顶结构没有位置冲突，但是采用提升工艺进行穹顶的安装，则土建结构对提升工艺有很大的影响。
1.6.拉索规格大：本项目拉索最大规格为D133m的高钒拉索，由于拉索单位重量大，索体本身的刚度也不能忽略，且整个索网和内拉环、撑杆的总重量达到353T，对展索和拉索提升都提出了很高的要求。
1.7.结构在短轴方向的HS1和内拉环之间布置有内环直索
该结构在短轴方向的HS1和内拉环之间布置有内环直索，短轴每个方向各布置5根，一共10根。内环直索的作用可以减小HS1的内力且使环索受力均匀，这也是相对其他类似索穹顶结构的一个新的特点。
2、施工技术特点及难点
本工程所涉及的预应力工程为索穹顶结构。国外的研究已经比较深入和全面，并且有了工程实践，第一个成功的索穹顶建于1986年，用于在韩国汉城举办的亚运会，美国的第一个索穹顶是由Geiger设计的伊利诺斯州立大学的红鸟体育馆。
在国内目前已经施工完成3座索穹顶结构，分别是无锡24m索穹顶、太原36m索穹顶和鄂尔多斯71.2m索穹顶。虽然已经积累了一些工程经验，但大跨度索穹顶施工案例毕竟不多，尤其是该工程大跨度非极对称马鞍形结构的索穹顶结构的施工工艺还没有应用案例。为此根据本工程的工程特点及技术难点，分析出该工程技术要点如下：
2.1.索穹顶深化设计方案
深化设计主要包括索穹顶结构的节点设计、索长度设计、内环梁设计等索穹顶结构相关构件的深化设计。深化设计对于索穹顶结构施工过程是极其重要的一个过程，其设计过程必须与施工过程相结合，其成功与否直接关系到施工过程的成败。由于索穹顶结构新颖性，国内深化设计经验可以借鉴的不多，因此，在深化设计过程中，结合国内外相关资料及施工过程，既保证了设计安全度，又满足施工过程需要，并具有合理的经济性。
2.2.施工仿真计算分析
针对具体工程建立结构整体模型，进行施工仿真模拟计算，得出如下结果：
（1）根据设计要求的撑杆的垂直状态，给出撑杆节点位置的环向索标记力；
（2）验证张拉施工方案的可行性，确保张拉成形过程的安全；
（3）给出每张拉步张拉力的大小，为实际张拉时的张拉力值的确定提供理论依据；
（4）给出每张拉步结构的变形及应力分布，为张拉过程中的变形监测及索力监测提供理论依据；
（5）根据计算出来的张拉力大小，选择合适的张拉机具，并设计合理的張拉工装。
2.3.严格控制制索过程
虽然制索在工厂内完成，由于索穹顶结构特殊性，大部分钢索都是固定不可调节的，因此制索的精度应在深化设计中得到精确计算，完成拉索下料工作，并在实际制索过程得到严格控制。一些在制索过程中无法达到的精度或产生的误差宜在施工过程中通过相关的技术手段进行弥补。
2.4.张拉成形过程
对预应力钢结构预加预应力的过程应根据具体的结构类型分别采用改变刚性杆件或柔性索的长度等方法。在预应力钢结构中，尤其宜采用改变柔性杆件的长度的方法。对结构施加预应力，使预应力能够分布到整个结构，达到预应力的目的，这个预应力过程必须与设计的预应力施加过程相一致。实际的预应力施加过程作为非线性叠加步加以分析，而对于预应力钢结构来说尤其要区分其初始几何状态和预应力状态。因为在有些预应力钢结构初始几何的张拉过程与施加预应力过程并不一致，这时预应力过程必须根据实际的设计情况加以区分，即首先完成曲线或曲面的张拉过程，再考虑为结构提供刚度的过程。如果这两个状态不一致时，预应力过程是不能一气呵成的。简言之，索穹顶结构的张拉成形过程主要就是确定预应力过程的次序、步骤、采用的机械设备、每次预应力过程的张拉量值，同时控制结构的形状变化，因为结构的形状是与预应力分部相匹配的。本工程通过多次讨论分析确定了整体张拉成形法来完成本工程的施工过程。
2.5.施工监控
索穹顶结构的成形过程中，在每一阶段预应力过程中，结构都经历一个自适应的过程，结构会经过自平衡而使内力重分布，形状也随之改变，所以预应力过程的监控十分重要。本工程施工过程中，采用拉索张拉力控制为主，同时监测结构变形为辅助控制方法，并对应力较大的部分钢结构进行应力监测。以确保结构施工期安全，保证结构的初始状态与原设计相符。
2.6.后续施工措施
索穹顶结构张拉完成后，还需要注意结构的其他荷载施加过程，在后续的结构施工过程中，如屋面荷载、悬挂荷载的施加步骤和方法，要尽量保证比较均匀、对称、匀速地施工，避免出现过大的集中荷载。
该工程屋盖平面投影为椭圆形，屋盖为马鞍形双曲面形式，投影面积约为6400㎡，柱顶不等高，平均标高为22.950米。屋盖结合建筑造型采用索穹顶结构形式，长轴约102m，短轴约82m，内设三圈环索及中心拉力环，最外圈脊索及斜索按照levy式布置，共设32根，与柱顶混凝土环梁相连，内部脊索及斜索呈Geiger式布置，每一圈设16根，拉索最小规格60mm，最大规格133mm，整个索网和内拉环、撑杆的总重量约353T。
1、该工程索穹顶特点：
1.1.结构形式新颖：索穹顶结构有Geiger型和Levy型索穹顶结构，本项目索穹顶结构是Geiger型和Levy的结合体，内侧为Geiger型，外侧为Levy型。环梁为高低不平的马鞍形，国内外都比较罕见。
1.2.结构跨度大：本工程索穹顶跨度达到102m，是国内首个跨度超过100m的索穹顶结构。
1.3.本项目索穹顶为非极对称结构：目前国内已经建成的3座索穹顶结构均为极对称结构，但本项目索穹顶结构只有两个对称轴，外环梁的高度不等，最高27.947m，最低22.215m，由于外环梁的形状高低起伏造成在提升过程中的索力、提升用的工装钢绞线长度都不相同，增加了提升过程的难度。
1.4.结构内力非常大：为了保证结构成型后的形状，以及各种工况下拉索不出现松弛，成型态下脊索的内力差别比较大，短轴脊索的内力超过500T，长轴脊索的内力74T，超大的内力为结构提升和张拉带来很大的难度。
1.5.场地内的已建土建结构对结构安装工艺有影响：本项目在长轴方向布置有土建结构，三层结构的高度为16.4m，在三层的边缘还布置有5m高的柱子和梁。在成型以后，该土建结构和穹顶结构没有位置冲突，但是采用提升工艺进行穹顶的安装，则土建结构对提升工艺有很大的影响。
1.6.拉索规格大：本项目拉索最大规格为D133m的高钒拉索，由于拉索单位重量大，索体本身的刚度也不能忽略，且整个索网和内拉环、撑杆的总重量达到353T，对展索和拉索提升都提出了很高的要求。
1.7.结构在短轴方向的HS1和内拉环之间布置有内环直索
该结构在短轴方向的HS1和内拉环之间布置有内环直索，短轴每个方向各布置5根，一共10根。内环直索的作用可以减小HS1的内力且使环索受力均匀，这也是相对其他类似索穹顶结构的一个新的特点。
2、施工技术特点及难点
本工程所涉及的预应力工程为索穹顶结构。国外的研究已经比较深入和全面，并且有了工程实践，第一个成功的索穹顶建于1986年，用于在韩国汉城举办的亚运会，美国的第一个索穹顶是由Geiger设计的伊利诺斯州立大学的红鸟体育馆。
在国内目前已经施工完成3座索穹顶结构，分别是无锡24m索穹顶、太原36m索穹顶和鄂尔多斯71.2m索穹顶。虽然已经积累了一些工程经验，但大跨度索穹顶施工案例毕竟不多，尤其是该工程大跨度非极对称马鞍形结构的索穹顶结构的施工工艺还没有应用案例。为此根据本工程的工程特点及技术难点，分析出该工程技术要点如下：
2.1.索穹顶深化设计方案
深化设计主要包括索穹顶结构的节点设计、索长度设计、内环梁设计等索穹顶结构相关构件的深化设计。深化设计对于索穹顶结构施工过程是极其重要的一个过程，其设计过程必须与施工过程相结合，其成功与否直接关系到施工过程的成败。由于索穹顶结构新颖性，国内深化设计经验可以借鉴的不多，因此，在深化设计过程中，结合国内外相关资料及施工过程，既保证了设计安全度，又满足施工过程需要，并具有合理的经济性。
2.2.施工仿真计算分析
针对具体工程建立结构整体模型，进行施工仿真模拟计算，得出如下结果：
（1）根据设计要求的撑杆的垂直状态，给出撑杆节点位置的环向索标记力；
（2）验证张拉施工方案的可行性，确保张拉成形过程的安全；
（3）给出每张拉步张拉力的大小，为实际张拉时的张拉力值的确定提供理论依据；
（4）给出每张拉步结构的变形及应力分布，为张拉过程中的变形监测及索力监测提供理论依据；
（5）根据计算出来的张拉力大小，选择合适的张拉机具，并设计合理的張拉工装。
2.3.严格控制制索过程
虽然制索在工厂内完成，由于索穹顶结构特殊性，大部分钢索都是固定不可调节的，因此制索的精度应在深化设计中得到精确计算，完成拉索下料工作，并在实际制索过程得到严格控制。一些在制索过程中无法达到的精度或产生的误差宜在施工过程中通过相关的技术手段进行弥补。
2.4.张拉成形过程
对预应力钢结构预加预应力的过程应根据具体的结构类型分别采用改变刚性杆件或柔性索的长度等方法。在预应力钢结构中，尤其宜采用改变柔性杆件的长度的方法。对结构施加预应力，使预应力能够分布到整个结构，达到预应力的目的，这个预应力过程必须与设计的预应力施加过程相一致。实际的预应力施加过程作为非线性叠加步加以分析，而对于预应力钢结构来说尤其要区分其初始几何状态和预应力状态。因为在有些预应力钢结构初始几何的张拉过程与施加预应力过程并不一致，这时预应力过程必须根据实际的设计情况加以区分，即首先完成曲线或曲面的张拉过程，再考虑为结构提供刚度的过程。如果这两个状态不一致时，预应力过程是不能一气呵成的。简言之，索穹顶结构的张拉成形过程主要就是确定预应力过程的次序、步骤、采用的机械设备、每次预应力过程的张拉量值，同时控制结构的形状变化，因为结构的形状是与预应力分部相匹配的。本工程通过多次讨论分析确定了整体张拉成形法来完成本工程的施工过程。
2.5.施工监控
索穹顶结构的成形过程中，在每一阶段预应力过程中，结构都经历一个自适应的过程，结构会经过自平衡而使内力重分布，形状也随之改变，所以预应力过程的监控十分重要。本工程施工过程中，采用拉索张拉力控制为主，同时监测结构变形为辅助控制方法，并对应力较大的部分钢结构进行应力监测。以确保结构施工期安全，保证结构的初始状态与原设计相符。
2.6.后续施工措施
索穹顶结构张拉完成后，还需要注意结构的其他荷载施加过程，在后续的结构施工过程中，如屋面荷载、悬挂荷载的施加步骤和方法，要尽量保证比较均匀、对称、匀速地施工，避免出现过大的集中荷载。