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张弦梁结构作为一种新型的大跨度预张拉钢结构体系具有结构简单、受力合理和施工方便快捷等优点。但总结目前几个已建成的大跨度张弦梁工程实例时发现，跨中处撑杆较长，结构垂度较大，易使人产生压抑感；另外，从结构受力角度来讲，由于撑杆是受压构件，长细比过大会影响其稳定性。因此，跨中处撑杆过长是普通张弦梁结构的一个缺点。
本文在遵循张弦梁结构基本定义的基础上，参考相关文献提出了一种新型张弦梁结构——双层弦张弦梁，利用通用有限元软件ANSYS，对该结构进行了以下几方面的分析研究工作：
本文考虑结构的几何非线性对双层弦张弦梁进行系统的静力性能分析，总结了其在预应力、竖向全跨荷载及半跨荷载作用下的静力性能，详细讨论了初始预应力值、矢跨比、垂跨比及撑杆数目等参数对其静力性能的影响，总结了各参数变化时结构杆件内力及节点位移的变化规律，得到了较为合理的设计参数取值范围，为该结构的设计提供了参考。
针对双层弦张弦梁的稳定性问题，本文详细讨论了结构的矢跨比、垂跨比和初始预应力值等参数对特征值极限承载力及几何非线性承载力的影响，并进行了无初始几何缺陷和考虑初始几何缺陷的双重非线性屈曲分析，探讨了初始几何缺陷施加方法及缺陷取值对非线性屈曲分析结果的影响。通过对双层弦张弦梁进行考虑初始几何缺陷的荷载．位移平衡路径跟踪分析，揭示了双层弦张弦梁结构的非线性屈曲性能。
最后，本文在已有工作的基础上，详细比较了相同跨度、矢高及索垂度的普通张弦梁和双层弦张弦梁的静力及稳定性能的差异，进一步讨论了双层弦张弦梁的优缺点，为双层弦张弦梁的应用和推广提供了理论依据。