随着现代科学技术的发展,在土木工程领域,大跨度超薄钢结构和超细长的特种钢结构等技术成为可能。本文主要研究了钢板薄膜效应和预应力撑杆柱两项钢结构新技术。钢板薄膜效应是从钢结构的受力蒙皮技术中拓展而来的,其主要特点是能够充分利用钢板在面内的抗剪和抗拉效应。把它布置在结构中,使其通过可靠的连接可以参与结构共同受力,从而改善原有结构的性能。预应力撑杆柱是现代预应力钢结构的一种,张紧的预应力钢索通过撑杆(或隔材)给钢柱提供侧向弹性约束,减小柱的计算长度,从而提高柱的稳定承载力。本文在总结前人研究工作的基础上,对钢板薄膜效应的计算理论及分析、预应力撑杆柱的计算理论和设计方法作了较为深入的研究,主要成果如下:提出了钢板薄膜效应的概念,拓展了钢结构受力蒙皮技术的涵义。叙述了钢板薄膜的弹性力学计算理论,运用有限元理论建立了考虑钢板薄膜效应的结构的计算理论;对比分析了考虑钢板薄膜效应的结构和原结构在位移、内力以及自振周期等方面的力学性能。给出了钢板薄膜与结构杆件的连接计算公式。给出了预应力撑杆柱的两种构造形式,即内撑柱和外撑柱,并分别给出其定义和构造形式。在分阶段受力分析思想的基础上,提出了预应力撑杆柱在承受自身预应力和承受外荷载两个不同阶段的计算理论和方法,推导了预应力钢索初始张拉力和给定边界条件的二节间预应力撑杆柱稳定承载力的计算公式,并在此基础上提出了预应力撑杆柱的设计方法和步骤。在预应力撑杆柱的构造技术方面,提出了关键节点的构造方法。通过模型试验可以看出,由于钢板薄膜参与结构受力,使得结构在位移挠度和杆件应力两个方面均较原结构有较好的改善。从预应力撑杆柱的模型试验中可以看出,由于采用了预应力撑杆柱这一现代预应力钢结构的技术,在和同截面参数不采取任何措施的钢柱和钢管混凝土柱相比,其稳定承载力和全过程的受力性能均更具优势。结合背景工程南京图书馆新馆钢结构工程的实际,运用上述理论研究的成果,重点对其跨高比大的平面交叉方管桁架屋盖结构的超长细比的细长柱进行了理论分析和设计研究,并通过试验验证了这些分析结果的正确性和可靠性。