本文以典型的工程——徐州师范大学体育中心游泳馆为实例，从理论和实践上研究了变异钢拱架结构的设计和施工。论文首先对变异钢拱架结构设计可采用的软件、结构模型的建立、支座构造形式、变异拱梁的设计，以及保证拱梁平面外稳定所采取的措施等进行了研究，然后研究了大跨度变异钢拱架弧形梁吊装、角度的调整、铰支座穿轴销等的施工方法，最后对施工完成后的位移进行了实际量测。 根据实际工程屋盖建筑的外形，确定变异钢拱架分高跨和低跨部分，中间采用短柱焊接成一整体，高跨和低跨由两个不同曲率的弧组成，且每一跨又有多个曲率。 借助有限元方法，分析了钢拱架的受力性能。本文采用中国建筑科学研究院PKPM软件的钢结构设计模块STS，从结构建模入手，根据规范要求研究了支座的构造形式，通过对变异拱梁的力学分析，设计出符合力学模型的铰支座、滑移支座和变异拱处钢梁的施工图。滑移支座处连接的两个杆件均要求设铰接，以保证无弯矩存在。同时与施工技术人员研究了钢梁施工就位的方法，将钢梁设计为11段，低跨基本为3段，L1-2(就位后焊接)、L3、L4，长度分别为14.421m、17.157m、10.079m；高跨基本为3段，L7、L8、L9-10(就位后焊接)，长度分别为8.85m、12.996m、15.962m。相邻梁段之间的连接形式为栓焊混合型连接，采用节点板把腹板用高强螺栓连接后上、下翼缘板分别对焊。变异拱高低跨连接处采用短柱焊接，形成一个完整的钢拱梁。为保证钢梁在变异拱处平面外的稳定，纵向设一通长管桁架。 钢梁吊装方案采用吊车配合脚手架的方法。变异拱就位时，先在该处下方搭好脚手架，并把脚手架断开留出0.8m间隙，利用脚手架搭设龙门架，用手拉葫芦把梁提升到位。起吊后的钢梁灵活、方便的角度调整是关键，吊装时用有足够行程的手拉葫芦代替钢丝绳，以便进行角度调整，要求吊点相距要大一些，而且吊点尽量靠前端。铰支座穿轴销顺利与否是施工的关键，采用提前做一锥销来引导轴销的方法来实现。 最后对施工安装后的结构进行了位移实测，实测结果与计算结果吻合较好，表明该工程的设计和施工达到了预期的目的。