网壳结构作为一种空间结构形式,具有造型多样,体态舒展,覆盖空间大等优良特性,大量应用于公共场所,例如:航站楼、会展中心、体育场、文化设施、工业厂房等。网壳结构采用更环保的新型材料,更新的技术和工艺,对现代建筑产生了很大影响,被认为社会文明的象征,并且成为反映二十一世纪国家建筑科技水平的重要标志,具有广阔的发展前景。随着社会的进步,人类对生存环境的更高追求,网壳结构也向着更大跨度、更通透的视觉效果、更少的耗钢量发展着,如今各式各样的刚柔混合结构层出不穷,许多弦支穹顶结构、索撑结构、张弦梁结构等已经在实际工程得到良好的应用。我国空间结构的发展较比其他国家起步较晚,投入使用的网壳形式趋于保守,更新型的网壳结构急需拓展。本文将在前人工作的基础上继续探索更大跨度、更优通透性的混合结构。在四边形网格柱面网壳基础上,面内、面外布置斜向拉索,面内对角相连,面外通过撑杆与四周节点相连,形成新型索撑式单层柱面网壳,研究其在各类影响因素下的稳定性和力学性能、并进行静力稳定性对比试验。本文主要工作内容如下:(1)根据单层柱面网壳结构和拉索结构的受力特点,结合两者优缺点,对比多种布索方式,提出新型索撑式单层柱面网壳结构布索原则,对结构进行优化,通过布置撑杆,在面内布置斜拉索、面外布置横向拉索、斜向拉索,形成新型的索撑式单层柱面网壳结构。设计索撑式单层柱面网壳结构数值建模方法及分析方法。利用ANSYS程序的APDL语言,编制可调节的参数化数值建模程序,优化由ANSYS软件得到的标准化步骤,得到了用于索撑式单层柱面网壳的建模及分析方法。(2)验证索撑式单层柱面网壳数值模拟的有效性,分析对比多种影响因素对索撑式单层柱面网壳极限承载力的影响。选取跨度、撑杆长度、矢跨比、拉索预应力大小、荷载不均匀分布、初始缺陷等影响因素,对结构静力性能及稳定性能的影响,对比在静力作用下结构的位移、杆件内力、失稳模态、极限承载力变化情况,找出索撑式单层柱面网壳基本受力规律。(3)设计索撑式单层柱面网壳整体试验模型,完成现场模型的组装工作,确定试验的加载方案及数据采集方案,测量结构的初始缺陷,进行杆件的材性试验。进行索撑式单层柱面网壳整体模型对比试验,记录试验加载全过程,得到对比试验模型的极限承载力,绘制荷载-位移全过程曲线,并分析对比数值模拟及试验结果,验证此种建模方式的有效性。