自1986年Geiger将张拉整体的思想应用于汉城奥运会体操馆,索穹顶作为一种受力高效、自重较轻、简洁美观的新型大跨空间结构开始逐渐发展起来。近些年来,国内外已有许多学者对索穹顶的结构形式以及静动力性能进行了研究,使得索穹顶结构逐渐在体育场馆等大型公共结构中得到使用。本文以中国第一个百米级跨度复合式索穹顶结构——天津理工大学体育馆为背景,对该结构进行了选型分析、不均匀雪荷载研究以及温度效应研究,以更加深入了解这种新型索穹顶结构,具体如下:针对边界不等高椭圆形索穹顶结构体系的找形,简单总结叙述目前常用索穹顶结构的找形方法,并针对本文索穹顶造型的特殊性论证了目前常用找形方法的局限,最终将一种分布不平衡力迭代法应用于Levy式分布索穹顶结构的找形分析中,并建立了相应的索穹顶模型。此后着重对比分析了Levy式索穹顶和实际使用的复合式索穹顶的静动力性能,发现复合式索穹顶最适合该工程。以天津理工大学体育馆索穹顶结构骨架为原型,进行了1:15缩尺模型试验,完成了考虑雪荷载1/8、1/4、1/2跨分布的静力加载试验,获得了雪荷载不同分布形式对索穹顶结构力学性能的影响;选取几种较为不利的雪荷载布置形式考虑几何非线性对结构进行了静力全过程分析,发现雪荷载沿45°轴半跨布置、长轴对角半跨布置会对结构产生更为不利的影响,因此建议对马鞍形、椭圆形索结构进行分析时,着重考察这两种雪荷载布置下结构的力学性能。在此基础上,考虑初始预应力水平和拉索截面的影响开展参数化分析,发现提高预应力水平可以有效提高结构刚度和承载能力,适当提高拉索截面面积可以提高结构刚度,设计时若需提高结构刚度应首先考虑提高预应力水平。为研究温度变化对索穹顶结构的影响,对索穹顶结构模型进行了长期的温度监测,并对实测值与分析值的误差原因进行了分析。考虑几何非线性分析了温度对结构极限承载力的影响,发现适当温度降低可以一定程度上提高结构的极限承载力,但继续降温对极限承载力的影响逐渐变小。在此基础上考虑初始预应力水平和外荷载的影响开展参数化分析,获得了这两个因素对复合式索穹顶结构温度效应的影响规律。通过以上分析,对复合式索穹顶的力学性能有了进步一认识,可以为这一新型索穹顶结构的分析设计与工程推广应用提供理论依据。