索穹顶结构是由索、杆、摸组成的张拉整体结构,是一种新颖、高效的预应力钢结构体系,它具有良好的整体稳定性与抗震性能,充分利用材料强度,降低了钢材使用量,符合人们对现代大跨度结构的各种追求,具有较高的应用价值。　　 本文综述并研究了预应力钢结构及索穹顶结构的发展历程和特点,总结索穹顶结构的国内外研究现状,指出研究的不足之处,重点研究了索穹顶结构的动力特性及抗震性能。　　 针对我国第一个大跨度索穹顶工程——鄂尔多斯伊旗体育中心工程研发的需要,本文分析了索穹顶结构在初始平衡态及荷载平衡态下的动力特性,研究了预应力水平、矢跨比、撑杆长度、撑杆截面大小等参数对索穹顶结构动力特性的影响,结果表明索穹顶结构自振频率具有低频性和密集性,低阶振型以扭转、水平振动为主,大多呈分瓣趋势。随着结构预应力水平和矢跨比增大,自振频率能有一个较明显的增幅。　　 本文设计制作了1/10大比例缩尺结构模型,采用正弦激振法进行了初始平衡态下结构的动力特性试验,利用对数衰减法得到结构的阻尼比。本文详述了模型的设计、试验方案、试验原理及试验过程,得到的试验结果与理论计算结果误差较小,验证了理论计算的正确性。　　 选取三种地震波,利用有限元软件对结构进行了多遇与罕遇地震下的时程分析,比较了结构在不同地震输入方向、单维与多维地震输入下结构的位移与内力响应。分析表明,索穹顶结构具有良好的抗震性能,不管是在多遇还是罕遇地震下整体结构都保持在弹性工作范围内。　　 为了研究预应力损失对索穹顶结构抗震性能的影响,选取三种脊索初始预应力水平,分析结构在多遇和罕遇地震时,三维地震输入下结构的位移和内力响应规律。计算结果表明,不同位置位移峰值和内力峰值变化规律不受预应力损失程度的影响；同一位置处随着预应力的损失,内力峰值减小而动静比增大。本文所得结果为实际索穹顶结构抗震设计提供了重要参考。