随着时代的进步,人们对建筑的要求不仅仅局限在功能性、实用性,更要求建筑造型美观,大跨度空间结构常作为穹顶结构使用,要求有优秀的透光性,轻盈的结构形式。传统的网壳结构的三角形网格划分的方式导致结构的建筑效果、采光能力都较差、构件多而杂乱,与上述发展要求相悖。而四边形网格划分网壳的刚度较低、稳定性较差。为了解决这一问题,本文开发了一种新的结构体系,针对四边形网格划分的双向网格型单层球面网壳,在网格对角处及面外布置拉杆形成了新型拉杆式双向网格型球面网壳体系。利用有限元软件ANSYS开展系统的静力性能研究及施工模拟研究,解决该结构体系应用的关键理论问题,为相关工程提供参考。具体研究内容包括以下几个方面:(1)根据双向网格型网壳结构特点,从结构概念的角度出发,分析比较现有预应力索杆加强双向网格型网壳结构的优缺点,提出双向网格型网壳结构预应力索杆的布置原则,在此基础上提出优化一种新的结构几何形式——双向子午线型球面网壳,拥有新的拉杆布置方式——面内布置斜拉杆、面外布置横、纵拉杆,形成新的拉杆式双向网格型球面网壳体系。(2)利用ANSYS程序自带的APDL语言,编制便于计算调节的参数化建模程序,得到基于ANSYS软件的结构建模的标准化步骤,确定了此结构的数值建模方法和分析方法。并针对典型算例进行数值模拟方法的验证,并通过对其基本静力性能的分析,论证本文提出的拉杆布置方式的合理性。(3)考虑结构跨度、矢跨比、荷载不均匀分布、支撑杆长度、初始缺陷、拉杆预应力水平等多种因素,对拉杆式双向网格型球面网壳结构进行系统的静力性能及稳定性能参数化分析,通过结构在静力作用下的位移、内力、极限承载力、失稳模态等分析各个参数对结构力学性能的影响,并总结本结构受力的基本规律,得到本结构各项参数的建议取值。针对大跨度算例,对上述结构的力学性能规律进行验证分析,考察此种结构体系在大跨度领域的适用性。(4)针对施工过程中拉杆张拉顺序,提出了面内斜拉杆及面外横纵拉杆的预应力施加顺序的若干种方案,对结构进行施工过程模拟。通过结构施工过程中各个阶段的最大位移、极限承载力等指标,研究拉杆的预应力施加顺序对施工过程中的影响,提出适合于此种结构的合理施工手段,为实际工程提供理论支撑。