索网是一种典型的索结构形式,被广泛用于标志性建筑的大跨屋盖结构。本文以一个大跨度索网屋盖结构实际工程为背景,对此类结构的整体刚度优化理论和张拉施工技术进行了分析研究。主要工作和结论如下:(1)推导了索网结构的弹性刚度和几何刚度矩阵的解析表达式。在不考虑外荷载变化的前提下,分析了单元轴向线刚度和力密度这两类变量与结构位移的近似增量关系,并给出其灵敏度矩阵的解析表达式。(2)针对给定荷载下的索网多点变形约束条件,借助灵敏度矩阵的特征空间性质,提出了一种索网结构刚度优化方法。利用该方法对一个梯形平面马鞍形索网的结构刚度进行优化,使其满足预先设定的位移场限值要求,也验证了该刚度优化方法的有效性。(3)采用本文提出的刚度优化方法对该实际工程的索网屋盖结构进行了刚度优化。计算结果表明,可以在保持结构原有整体刚度不变的前提下,通过增大部分杆件的截面面积来大幅地降低结构的整体预张力水平,从而显著减轻周边支承结构的负担。本文方法为索网结构的刚度设计提供了一种新思路。(4)采用反算法的思路,对该实际工程的大跨度索网屋盖结构在张拉施工过程的内力变形特点进行了分析。指出环桁架的大变形将引起部分幕墙索轴力超过初始态的设计张力值,而另一部分幕墙索则会出现松弛。因此,有必要对该索网屋盖结构制定合理的张拉方案。(5)以保证索网屋盖结构在张拉施工过程中满足强度和整体稳定要求为目标,提出了一套指导幕墙索、屋面稳定索、屋面承重索分级分批张拉的施工方案。通过数值模拟,对该施工方案的安全性和有效性进行了验证。