一、基本情况 

　　获奖项目名称：大跨度预应力空间结构形态分析理论、关键技术与工程应用 

　　主要完成单位：中建钢构股份有限公司、东南大学、广东省建筑设计研究院有限公司、中国京冶工程技术有限公司、华中科技大学、中铁建苏州设计研究院有限公司、中建钢构广东有限公司 

　　主要完成人：蔡建国、邓德员、区彤、陈振明、张骞、高飞、冯健、隋小东、朱奕锋、周雅、范啸、王焕、张慧中、刘雪兵、魏佳北 

　　二、项目背景 

　　近年来，大跨度预应力空间结构由于结构效率高、造型新颖、性能优良等特点被广泛应用于大型体育场馆、会展中心等。相比于网架和网壳等传统的大跨度空间结构，预应力空间结构的形态更为复杂，对其稳定性、承载能力和变形控制等方面有更高的要求。结合工程实践，大跨度预应力空间结构主要存在三个方面的技术难点：(1)在形态设计方面，目前大多采用力密度法确定初始几何构型，但是该方法确定的几何构形不唯一，且未考虑边界约束条件的影响；(2)在抗倒塌分析方面，预应力空间结构鲁棒性评估方法多是定性的，且抗倒塌性能分析时没有充分考虑拉索对结构初始状态的影响；(3)在建造技术方面，预应力成形过程中存在机构位移和弹性应变的高度耦合，带来的复杂形态精准成形问题尚未得到有效解决。 

　　三、创新成果 

　　基于设计协同、建造协同和性能实现关系在形态设计理论、鲁棒性和抗连续倒塌分析方法、建造关键技术等方面形成3项研究成果，分别为：（1）建立了基于能量原理的预应力索杆结构形态分析理论；提出了考虑约束条件的索杆体系优化找形方法，解决了唯一几何找形与边界约束控制问题；发明了融合结构对称性条件的二次奇异值分解方法，实现了复杂索杆体系的预应力分布高效设计。（2）建立了以结构应变能为特征参数的空间结构鲁棒性计算分析理论。提出了考虑初始状态的预应力等效荷载卸载法用于模拟拉索失效全过程。提出了采用应力比值法研究张弦结构的荷载和位移动力放大系数，并建立了抗连续倒塌性能提升体系。（3）开发了包含双重交叉迭代法、受荷机构法等预应力空间结构施工新技术，解决了预应力空间结构施工过程中索杆结构刚柔耦合特点带来的复杂形态精准成形问题。 

　　四、推广应用 

　　研究成果在厦门新体育中心、佛山德胜体育中心、深圳国际会展中心、深圳大沙河文体中心等项目中得到了成功应用，经济社会效益和环保效益显著，具有广阔的工程应用价值和推广应用前景。 

厦门新体育中心

德胜体育中心

大沙河文体中心弦支穹顶结构