大型空间结构施工方法的多样化和复杂化,造成施工阶段结构内力分布的复杂性和最终成型结构受力可变性。为确保工程建设安全、经济、顺利地进行,要求在结构建造过程中按照客观条件确定经济合理的施工顺序。有必要针对大型空间钢结构进行施工全过程模拟分析以了解结构在施工阶段的力学特性,同时研究结构施工过程中一系列相关问题。本论文以南京奥体中心主体育场屋盖结构工程建设为研究背景,在已有的国内外大跨度空间结构研究的基础上,分析空间钢结构施工阶段力学特性,提出大型空间结构施工阶段若干影响要素的解决方案。通过工程的建设实践,验证理论研究和有限元分析计算的正确性。通过论文研究,获得了一些有价值的结论,部分研究成果直接应用于体育场钢屋盖安装以显著提高工程建设水平、节约投资、缩短工期、确保质量。论文的主要研究内容摘要如下:1.空间钢结构施工阶段分析的有关力学理论研究确定了解决空间钢结构施工力学分析的控制因素及其分析步骤。采用施工力学的有关分析理论,推导考虑施工工况的施工阶段状态变量叠加法以及考虑建造过程的子结构矩阵位移法计算公式,总结归纳空间钢结构施工阶段力学分析的几种实用算法。建立预应力钢结构两种张拉分析算法的计算程序框图,比较其计算精度,结合实际工程构造算例并分析算法的准确性和实用性。2.南京奥体钢结构屋盖结构模拟施工阶段的静力分析采用有限元分析手段,建立奥体中心体育场屋盖结构的三维有限元计算模型,模拟分析在恒载、施工活载和不利偶然作用下各施工阶段的结构内力、位移和力流方向等静力特性,为合理选择结构安装方案和卸载方案打好基础,在满足建筑结构设计要求的同时,得到相对经济合理的结果。3.考虑结构施工缺陷非线性分析实际结构在施工过程中,由于受各种因素的影响,结构将会产生一定程度的几何或材料缺陷,主要反映在重点结构构件实际内力分布变化和整个钢结构屋盖关键节点的实际安装偏差。通过分析考虑施工工况的结构,将分析结果、现场测试结果与理想的结构设计模型进行对比,从结构静力性能的层面上评估实际施工工序对成型结构的影响,并为大跨空间钢结构设计修正、制定合理有效的安装方案提供科学的参考资料。4.支撑体系在结构施工阶段的静力和稳定性分析由于大型空间钢结构的重要性以及其传力系统的复杂性,需要进行安装阶段支撑体系静力性能、稳定性能和安全可靠度方面的分析。通过对若干候选方案的对比,确定结构施工支撑系统方案。分别研究三类典型支撑系统的静力性能、稳定性能和安全度,提出了一种组合式通用支撑胎架系统。采用目标优化的卸载路径优化分析法,按结构和支撑胎架卸载过程中