张弦球面巨型网格结构属于巨型网格结构体系中的一种,具有传力明确、自重轻以及跨度大等优点。张弦球面巨型网格结构的索撑体系可以有效地提高结构的稳定性和承载力,增大结构的刚度,并且减小结构内力和支座反力,因此索撑体系对张弦球面巨型网格结构具有重要的意义。本文提出了4种布索形式,研究4种布索形式对张弦球面巨型网格结构力学性能的优化效果。主要研究内容如下:(1)通过与试验数据的对比,验证了有限元建模方法和计算方法的正确性;然后在静力作用下,通过综合分析11种布索形式张弦拱的杆件最大应力、最大位移以及支座反力,在11种布索形式中优选出布索形式S-3和S-7,并将这2种布索形式以及本文提出的另外2种布索形式引入到张弦球面巨型网格结构中作为张弦球面巨型网格结构的布索形式。(2)对未布索以及4种布索形式下张弦球面巨型网格结构(模型O、A、B、C、D)的静力性能进行分析,对径、纬向桁架上弦杆、下弦杆、腹杆的轴力以及主结构位移进行对比分析;然后进行未布索和4种布索形式下结构的变参数分析,参数为支座形式、撑杆长度以及矢跨比。通过分析可得,有限元模型A、B、D的布索形式为较优的布索形式,两固一滑为最优的支座形式,适当增大撑杆长度和矢跨比可以使张弦球面巨型网格结构的力学性能更优。在本章中确定了参数的合理取值,并在下文中对选用合理参数值的模型O、A、B、D进行静力稳定性分析。(3)对未布索以及3种布索形式下的张弦球面巨型网格结构(模型O、A、B、D)进行静力稳定性分析,得到四种结构的荷载-位移曲线以及非线性屈曲模态;然后对此4种结构进行变参数分析,参数包括初始几何缺陷、支座类型、矢跨比以及撑杆长度。根据分析结果进一步优选出力学性能较优的模型A、D,并在下文中对选用合理参数的模型O、A、D进行动力性能分析。(4)对未布索以及2种布索形式下的张弦球面巨型网格结构(模型O、A、D)进行动力性能分析,对此3种结构的前30阶自振频率以及前10阶振型进行对比分析;然后进行变参数分析,参数包括支座形式、矢跨比以及撑杆长度,详细研究参数变化下此3种结构动力性能的变化规律。通过分析可得,三种参数变化下,模型A、D的刚度均大于模型O的刚度。