按照最新颁布的《普通高等学校建筑面积指标(建标191-2018)》的要求,普通高等院校的学生规模在20000名以上时,需建设一座拥有4000个固定座位(不包括可移动座位)的中型体育馆。因此,本文以此为背景,针对中国普通高等院校中日益增多的4000座规模中型体育馆的建设需求,开展大跨度钢结构屋面的结构体系选型研究。首先,本文对国内外体育馆建设中广泛应用的各类大跨度空间钢结构体系进行了归纳和分类,分别详细介绍了空间框架结构、网架结构、索膜结构、张弦梁结构、弦支穹顶结构、拱形结构、可开启式结构等典型大跨度结构体系的主要结构特征、发展和应用、优点及缺点,对以上各类大跨度结构体系在4000座规模中型体育馆的应用前景进行了讨论。然后,本文重点对弦支穹顶结构体系进行了结构选型及结构优化研究。以一座直径92m的中型体育馆为例,屋盖结构选用凯威特单层网壳弦支穹顶结构体系,采用有限元软件Midas Gen,对其进行了有限元建模分析,采用非线性几何静态分析来获得结构的静力性能,采用子空间迭代方法进行了特征值分析,并对该结构体系进行了响应谱分析。分析结果表明,本文算例采用的凯威特单层网壳弦支穹顶结构体系满足中国设计规范的要求,与其他类型屋盖结构相比,用钢量较小。最后,本文对单层网壳弦支穹顶结构进行了主要结构设计参数改变的结构优化研究,分别考虑了矢跨比、压杆高度、单层网壳类型等3种主要结构参数,采用有限元软件Midas Gen,分别对其进行了多参数改变的有限元对比分析。分析结果表明,经过结构优化的采用4道环向肋的凯威特型单层网壳弦支穹顶结构的总用钢量约为45kg/m~2,具有很好的经济性。本文研究可为今后中等规模体育馆建设提供参考和借鉴。