斜拉网格结构是空间网格结构与预应力技术相结合产生出来的一种新结构形式。斜拉网格结构暴露的塔桅和拉索体现了结构美，通过斜拉索在空间网格结构中施加的预应力改善了结构的受力状态，使结构产生反向变形，降低了结构在荷载作用下的挠度，提高了结构刚度，因此受到建筑师和结构师的青睐。近年来斜拉网格结构在体育场馆、会展中心等大型公共建筑中得到了广泛应用。 国内外学者结合课题和工程实践进行了相关研究，并取得了多项研究成果，但总体来说研究工作仍不够全面和深入。本文针对广州大学城中心体育场雨篷工程在设计与施工过程中反映出的问题，围绕设计与施工一体化这一主题，对斜拉网格结构的静力特性、非线性分析方法、优化设计、风致振动响应分析、换索分析方法与施工技术、施工全过程分析方法、施工技术等方面进行了较为系统地研究。 1.斜拉网格结构的非线性分析方法和结构特点 讨论了适合斜拉网格结构体系的几何非线性分析方法，主要包括：非线性增量平衡方程和有限元基本方程的建立、斜拉网格结构体系的单元组成以及非线性方程组的求解方法。从塔桅结构底部连接方式、斜拉索布索形式、温度效应、斜拉索弹性支承刚度等方面分析了斜拉网格结构的特点，为工程技术人员认识该类结构提供参考。 2.斜拉网格结构静力优化研究 对结构优化理论进行了研究，采用四级优化的方法对斜拉网格结构进行优化设计，在优化变量中加入桅杆高度，扩大了优化范围；以总体折算用钢量表示工程造价，考虑了拉索与普通钢材单价的不同；采用参数分析的方法对拉索布置进行优化，探讨了拉索下节点有利位置区间。杆件截面和斜拉索面积优化采用拟满应力法；拉索预应力优化以关键点位移为目标函数，采用改进迭代影响矩阵法进行计算；采用复形法对桅杆高度进行优化，分析了桅杆高度对结构用钢量的敏感性。利用了ANSYS的参数化编程语言APDL编制了优化分析程序，并以工程算例进行了验证。结果表明，经过4～5次迭代可得到优化结果，结构用钢量进一步降低。 3.斜拉网格结构风致振动响应分析 总结了结构风工程的计算理论和脉动风模拟方法，探讨了从风速时程到风压时程的转化技术。编制了基于AR法的脉动风模拟程序，程序中考虑了空间点的三维相关性，可以自由选择自回归阶数p和不同的目标风速谱，通过修改少量参数即能得到指定目标谱下的脉动风速时程，并对多个空间点的风速时程进行了模拟。编制了APDL风荷载加载程序，对广州大学城中心体育场斜拉网格结构进行了风振响应分析。分析结果表明在随机风振过程中位移和索力响应均在平均值附近波动，未出现发散情况；索系一桅杆结构在风振作用不会发生失稳；脉动风作用下背索位移量小，不会与相邻拉索碰撞；拉索在风载作用下应力变幅较小，不会出现疲劳破坏。 4.在役斜拉网格结构换索研究 进行了斜拉索断落和换索施工情况下的斜拉网格结构垮塌分析，从保证拉索腐蚀断裂时结构安全和方便换索的角度研究了斜拉网格结构拉索布置方式，指出结构设计时应遵循的拉索布置原则。探讨了以调整结构关键点标高和控制结构杆件内力的目标确定索力调整增量的迭代法和余能法。在不改变结构原始形态的情况下，针对广州大学城中心体育场斜拉屋盖结构进行虚拟换索分析，研究换索过程中索力变化、结构杆件应力变化和关键点变形，确定了既保证结构安全又满足快速施工的合理的换索施工顺序。总结了拉索腐蚀检测和索力测量的方法，对换索施工技术进行了探讨。 5.斜拉网格结构施工技术研究 构造了索力模拟的差值索力补偿法和比值索力补偿法的有限元迭代方法，编制了相应的计算程序。差值索力补偿法迭代过程能够稳定收敛到设计索力，比值索力补偿法具有局限性，对于某些特殊结构会陷入死循环，并从迭代原理上解释了其原因；在差值索力补偿法中引入了迭代加速因子β，算例表明β取值1.6～1.8时可以加快迭代速度。对施工全过程分析的状态变量叠加法和基于有限位移理论的非线性方法进行对比，分析两种方法的适用范围，指出对于刚性结构可采用状态变量叠加法以加快计算速度，对半刚性和柔性结构应采用非线性分析方法以提高计算精度。研究了预应力钢结构拉索施工张拉力的分析方法，规划了顺序分析法和逆序分析法的计算流程。探讨了有限元计算中拆除拉索、杀死索单元、拉索升温冷却等实现索力松弛技术措施的特点。提出了斜拉索的被动张拉方法，对被动张拉拉索的索力控制方法进行了分析。 6.斜拉网格结构工程实践与现场测试 结合作者直接参与的广州大学城中心体育场工程，对斜拉网格结构施工技术进行了研究和探索。探讨了拉索整体安装的分散下落就位方法和单根拉索控制溜索就位安装法，着重对拉索张拉技术进行了研究，采用了群索被动张拉一次到位张拉方法。对确定主动张拉施工张拉力、被动张拉拉索无应力安装索长等技术要点进行了具体分析；设计了张拉工作装置，确定了张拉施工流程，指出设计初始态(无支撑胎架)与实际施工初始态(有支撑胎架)的不同，提出解决方法。对该工程的拉索索力和结构关键节点位移进行了现场测试，测试结果表明结构中建立了有效的预应力，也验证了本文使用的分析方法是可靠的。该工程的顺利实施为类似结构积累了宝贵的实践经验。