冷却塔是火力发电系统中的重要建筑之一,传统冷却塔多为双曲线型钢筋混凝土体系。随着钢结构体系的高速发展,钢结构冷却塔的应用在近年来逐渐增多,但在施工建造过程中也存在一些问题。在将双曲线塔型应用于钢结构时,由于其曲面为负高斯曲率曲面,子午向曲率会随标高变化而变化,这将导致诸如构件及节点种类增多、钢网格尺寸不规整、主体结构施工定位困难、围护结构制作施工复杂等问题。而圆柱—截锥塔型是一种相对规则的塔型,由圆柱面及圆台面两种零高斯曲率曲面组成,可以解决或改善上述问题。但由于塔型改变,圆柱—截锥塔型的热力性能是否满足工艺要求尚不明确,结构的受力特性及破坏机理也不清晰,围护结构在长期风荷载下的疲劳性能也应考虑。因此,本文选取有利于钢结构建造的圆柱—截锥型冷却塔为研究对象,从热力性能、结构性能及围护结构的疲劳性能三个角度出发,研究了钢结构冷却塔在设计应用过程中待解决的问题。首先,探讨了圆柱—截锥塔型的热力性能;其次深入分析了圆柱—截锥型钢冷却塔主体结构的受力特性及破坏机理;再次,提出了局部开孔钢冷却塔结构体系设计方法;最后,分析了围护结构的疲劳性能。本文的主要工作内容包含以下几个方面:（1）圆柱—截锥型空冷塔的热力性能空冷塔的热力性能是其功能需求的首要指标,因此在进行塔型研究时应首先研究冷却塔的热力性能。本文基于缩尺模型的热态试验及足尺结构的数值模拟对比分析了双曲线型空冷塔及同等体量圆柱—截锥型空冷塔塔内流场分布规律的异同,并以冷却三角的热负荷作为衡量标准,对圆柱—截锥型空冷塔足尺结构进行了参数分析。研究结果表明圆柱—截锥塔型能够满足工程需求。（2）圆柱—截锥型钢冷却塔的结构性能及体系优化钢冷却塔的结构安全是电厂冷却系统正常运行的基本保障之一,需要掌握结构的受力特性及破坏机理。本文以圆柱—截锥型肋环斜撑单层网壳钢结构冷却塔为研究对象,基于数值模拟方法分析了结构的受力机理及稳定性,提出了壳体加强的方案,并分析了底部支承柱及不对称风压分布等对结构承载能力的影响;此外,进行了多高度、多尺寸的结构参数化分析,并结合热力性能提出圆柱—截锥型钢结构冷却塔台高占比的推荐取值范围。（3）钢结构冷却塔局部开孔的设计方法借鉴高层建筑风荷载被动控制方法之一的“结构贯穿开孔”方法提出局部开孔钢结构冷却塔的设计思路。首先基于数值模拟方法研究了不同开孔位置、不同孔洞尺寸的单开孔冷却塔及多开孔冷却塔的热力性能及表面风压分布特性。研究结果表明,冷却塔局部开孔对热力性能有不利影响,但影响较小,而对表面风压分布有利。基于该结论,本文提出了局部开孔钢结构冷却塔设计方法,对比分析了局部开孔冷却塔与不开孔冷却塔的结构性能,发现开孔冷却塔的总用钢量有较大降低。上述研究为钢结构冷却塔的设计提供了新思路。（4）钢结构冷却塔围护结构的风致疲劳性能围护结构在塔筒成型方面起到重要作用,同时承担风荷载。成型的塔筒是保证热力性能的基础,因此需保证围护结构在钢结构冷却塔服役期间不发生破坏。本文首先基于试验方法,研究了典型铝合金压型板波谷固定自攻螺钉连接形式在不同荷载幅下的疲劳破坏模式,并拟合了疲劳寿命S-N曲线;其次,基于时程分析方法,采用Miner线性累积损伤准则,结合疲劳寿命S-N曲线对钢结构冷却塔围护结构的疲劳寿命进行了评估。