本文以北京体育大学田径训练馆屋盖大跨度空间钢管桁架结构为工程背景将理论研究与设计计算相结合,从多方面对结构进行有限元分析分析,以达到优化结构设计的目的。(1)建立不同结构方案的钢管桁架有限元计算模型,设计分析不同结构方案、不同钢种下的钢管桁架结构,并对结果进行比较,以确定合适的结构方案及钢种。对采用不同支承条件的桁架结构进行设计分析,比较桁架结构及下部结构的受力性能,以确定桁架与支承柱的连接方式。桁架支座节点处交汇杆件较多,与《钢结构设计规范》中所列的节点形式不完全相符,采用《钢结构设计规范》的规定对节点承载力进行了近似计算,同时采用ANSYS有限元计算软件对节点承载力进行了有限元补充计算分析。(2)计算结构的自振频率,观察结构的振动模态,通过调整结构布置和改变围护结构的材料来改善结构的局部振型,使结构具有良好的整体刚度。分别输入天津波、El-Centro波和TAFT波,对结构进行地震反应时程分析,结果表明结构具有良好的抗震性能。(3)采用快速傅立叶变换算法改进的谐波叠加法数值模拟田径训练馆屋盖结构表面节点的风速时程,并计算作用于结构的风荷载时程,对屋盖结构进行风振响应时程分析,从而获得结构的风振响应并计算结构的风振系数。