弦支穹顶是刚柔并济的大跨预应力结构,由上部单层网壳及下部索撑体系组成,充分结合了单层球面网壳和索穹顶结构的优点,具有造型优美、结构性能优良等特点。然而,弦支穹顶结构对几何缺陷较为敏感,其稳定性是目前最为突出的问题。近年来,国内外地震频发,弦支穹顶结构又常被用于体育馆、博物馆等大型公共建筑,其地震作用下的动力性能不能忽视。本文选取河北北方学院体育馆实际工程为研究对象,采用ANSYS有限元软件计算分析体育馆的静力及动力稳定性能。本文主要进行了以下三个方面研究:1.以上部弦支穹顶钢屋盖为研究对象,进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,计算中考虑几何和材料非线性、活荷载不利布置、初始几何缺陷分布模式和大小等因素,研究屋盖结构的静力稳定承载能力。计算发现:活荷载的布置方式影响弦支穹顶结构的屈曲变形模态;弦支穹顶结构初始几何缺陷按最低阶屈曲模态引入时求得的承载力系数并非最低;弦支穹顶结构对初始几何缺陷的变化比较敏感,初始几何缺陷大小的选取应兼顾工程实际情况合理取值。2.考虑下部钢筋混凝土结构的影响,分别对单弦支穹顶屋盖结构和上下部协同工作的体育馆整体结构进行了自振特性的对比分析。可知考虑下部混凝土结构后,整体结构自振频率有所降低,自振周期延长;考虑下部结构刚度后屋盖的振动模态开始发生变化,整体来看钢屋盖刚度小于下部混凝土结构刚度。3.输入Taft波、EL-Centro波和人工波三维地震波,对单弦支穹顶屋盖及上下部结构共同工作的整体模型进行多遇地震、设防地震、罕遇地震和极罕遇地震下动力响应计算与对比分析,重点探讨下部混凝土结构对上部钢屋盖抗震性能的影响,同时对两个结构进行罕遇地震和极罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比研究屋盖塑性杆件的分布。研究结果显示,考虑下部结构后,钢屋盖分担一部分下部结构地震作用,使其水平位移放大,产生类似于“鞭梢效应”;考虑下部结构后对环索内力产生不利影响;本文结构3~5圈环索对应的上部网壳处为薄弱区域,只考虑屋盖单体模型会过高估计结构抗震性能,下部钢筋混凝土框架结构的影响不能忽视。