索穹顶结构是一种结构效率极高的全张力体系,虽然在近二十来年才在工程中得以实现,但是这种全新的结构体系一经出现就以其新颖的造型、经济的造价、巧妙的构思在国内外引起了广泛的兴趣和关注.索穹顶结构因其整体结构受力合理、综合经济效益良好而特别适用于诸如大型体育馆等超大跨度的空间结构,这在我国具有很好的应用发展前景,更具有十分重要的实用价值.但索穹顶结构在国内的应用尚处于空白,相关的分析理论和设计方法还不完善.本文介绍了索穹顶结构所涉及到的概念、拓扑以及几何形态,从索穹顶结构的结构特性到索穹顶结构的非线性分析理论,从索穹顶结构的计算机分析的前处理到索穹顶结构的施工过程及其分析方法等多个方面进行了深入的研究,并编制了相应的程序.本文研究了索穹顶的几何形态分析,并着重探讨了穹顶型的分类,详细叙述了索穹顶结构的拓扑构成,简要概述了索穹顶结构的工作机理和结构特点.本文总结了国内外的成形技术,详细讨论了常用的几种索穹项结构的施工过程,并抽象出合理的施工成形过程的模拟模型,提出相应的分析模型.本文分析了索穹顶结构的几何外形和拓扑关系,讨论了针对其拓扑特点利用指示矩阵法将索穹顶结构网络化以及施工各阶段分析模型的生成方法;简要概括了两节点非线性有限元理论,推导了考虑自重作用下的两节点非线性空间曲线索元模型;同时详细讨论了非线性力法的算法原理,并编程实现.本文讨论了常用索穹顶结构体系的索系布置,提出了合理的布索方案,并分析了相应的节点设计要点,给出了一系列设计计算公式,以指导节点设计.本文得出的结论和方法可直接应用于索穹顶结构的设计和施工.