大跨度环形空间索结构不仅具有一般张拉结构的特点,同时具有自平衡性,对下部结构要求较低。因为结构中间为大开孔,具有良好的建筑适用性,可应用于大型体育场等。国外已建成不少此类结构,而国内则刚刚开始在大型场馆中应用。目前国内对此类结构的研究还甚少,而对结构的成形技术研究更少。同张拉结构一样,该结构的施工成形过程是最关键的环节之一,因此本文针对结构的成形进行较为深入的研究。结构成形过程仿真模拟是大跨度环形空间索结构施工中的必需环节。本文应用非线性有限元法,通过运用大型通用有限元分析软件ANSYS对结构成形过程仿真模拟的基本原理、实施步骤、单元选取等进行详细介绍,为之后的分析工作提供依据。在进行结构施工前,首先要对结构总体施工方案进行优选。本文根据大跨度环形空间索结构的拓扑构成对其进行分类,在此基础上进行成形方法研究。根据结构拓扑构成的不同,再结合结构初始状态下的索力分布、施工效率、经济性、施工的便捷性等,本文提出采取不同的张拉径向索的方式来建立预应力,具体如下：1)对于内一环外两环的结构,可采用先整体牵引上径向索就位再张拉下径向索就位；或者先提升上径向索至一定位置,再牵引下径向索就位,最后整体张拉上径向索就位。2)对于内两环外一环的结构,可同样采用上述方式。3)对于外单环内单环的结构,因结构构成简单,可以多点同时同步张拉,或先牵引承重索就位再张拉稳定索就位。4)对于内环为劲性索的结构,可同样采用上述方式,但由于其内环具有刚度,因此要特别控制初始阶段内环的结构形态,防止内环不均衡变形过大而引起劲性索的塑性变形。5)张拉环索的方式涉及到环索初始形态的确定等缺点,工程实施难度大。顶升撑杆的方式不仅结构变形大,而且需要较长的撑杆调节距离,实施难度也比较大。工程实践表明本文所提出的成形方式合理可靠,可在今后该类工程中采用。结构张拉成形过程控制非常重要,本文结合工程实践对内部两拉环外部一压环的结构进行分析。分析表明：1)在牵引上径向索的过程中,从开始张拉到结束,牵引索长度与环索位移变化基本呈线性比例关系,而初始阶段索力增加并不明显,可以以牵引索长度控制为主；张拉最后阶段索力发生较明显的增长,可以索力控制为主。2)在牵引下径向索的过程中,初始阶段结构随牵引索的变化,内力变化很小,位移随之升高,在此阶段可以牵引索长为控制条件；在张拉中间阶段,结构随着牵引索长变化,牵引索力变化不大,结构位移变化较大,可通过结构竖向位移对其进行控制；在结构张拉接近最终状态时结构刚度增加很快,索力增长极快,可以将索力作为控制条件。预应力建立是否到位对索结构成形至关重要。本文针对索长引起的误差进行详细分析。通过对索长误差分别采用正态分布及均匀分布随机进行分析,结果表明,因大跨度环形空间索结构索的刚度小,索长误差对索力变化的影响较小,对此类结构,尤其是周边刚度很小时或者边界精度等施工条件控制较好时,可以采用定长索。因结构成形过程位形变化大,牵引距离长,周期也较长,因此本文针对牵引过程中牵引索可能出现的断索问题进行分析。分析表明：断索后,结构会出现比较突然的内力、加速度和位移变化,在断索发生初期产生对结构的较大影响,经过很久结构反应的各项参数才会趋于稳定。内力的突变可能导致结构出现安全问题,而结构发生较大的振动则有可能使外环梁作为施工临设平台而导致安全事故。因此,施工阶段长距离牵引的安全性至关重要,要确保牵引索的安全性。