网架结构具有空间刚度大、体系稳定、抗震性能好、受力合理等优点,已被普遍接受,但网架结构的尺寸巨大、受到的荷载作用大多具有随机性,在服役期间时刻暴露在恶劣环境中,荷载的长期效应和一些不可预知的突变效应使结构不可避免地发生损伤的积累和承载能力的下降,从而使抵抗自然灾害的能力下降,影响其正常的使用功能,在极端的情况下会发生灾难性的事故。本文以武汉游泳馆屋顶网架结构为工程背景,对其安全预警系统进行了研究。该安全预警系统由网架结构关键杆件工作状态实时安全度自动评定子系统和网架结构的积雪自动报警子系统组成,有效地实现了对在役结构的实时监测,和对结构损伤与突发事件进行及时的反馈与预警。本文主要完成了以下工作:首先总结了结构的健康监测的发展历程及相关理论,提出了本文的研究的内容。以空间杆系有限单元法对武汉游泳馆屋顶网架结构进行在设计荷载作用下的静力计算分析,对网架结构的承载能力和结构的内力分布有了一定程度的了解。由于网架结构尺寸巨大、受到的荷载作用大多具有随机性,为了研究结构不确定性基本变量对网架结构的影响,对网架结构的可靠度进行了有限元分析。由此判断必须对屋顶网架结构的雪荷载进行实时识别和对屋顶网架结构杆件的工作状况进行监测和预警,为网架安全预警系统的建立奠定了基础。然后对武汉游泳馆屋顶网架结构安全预警系统进行了详细探讨。由于网架结构的杆件众多,为了全面了解网架结构的工作状态,采用基于结构体系可靠性理论的空间结构中各构件权系数的计算方法,得到了对结构可靠度影响较大的关键构件,并给出了工作状态安全度评定方法,建立了网架结构关键杆件工作状态实时安全度自动评定子系统。通过在网架结构易积雪的天窗处布置应变传感器采集应变信息,采用模糊模式识别理论,实时自动识别作用在网架结构天窗处的积雪厚度,及时告知用户,来达到对该网架结构的积雪厚度进行安全预警的目的,建立了网架结构安全预警系统中的积雪自动报警子系统。本文完成了对服役期间大跨钢结构的使用运行情况的实时健康监测,实现了对大型空间结构工程灾变现象的预测、预报,为提前采取防灾、减灾措施,避免或减少人民生命财产损失提供了一定的科学依据。