由于结构构成机理的特殊性，结构刚度是索网、索穹顶等柔性预张力结构在役期性能评价的核心内容。本项目提出了一种以需求刚度为监测重点的在役期柔性预张力结构刚度性能评价新思路并开展相关的理论研究。以刚度解析理论研究为出发点，目的是能够在结构层面区分线弹性刚度和几何刚度的贡献大小，且能定量描述构件自身弹性刚度和预张力对结构整体刚度的贡献。研究数值方法用于从结构整体刚度中分离出抵抗结构主控荷载变形的需求刚度分量，并以此作为评价在役期结构刚度性能的重点。为配合动力方法对结构刚度的直接检测，研究最能体现需求刚度的结构特征模态的解析方法，并发展相应的传感器优化布置理论。研究基于实测结构模态参数识别结构需求刚度损伤的方法，进而利用刚度解析理论提出能指导结构刚度缺陷修复和补偿的理论方法。

由诸多因素引起的预张力偏差容易导致在役期内柔性预张力结构的刚度发生退化。因此，对此类结构进行刚度监测是工程中面临的重要问题。本项目提出了一种以关键刚度为监测重点的在役期柔性预张力结构刚度性能评价新思路。通过刚度解析分离出了对主控荷载所引起变形起主要抵抗作用的刚度分量，将其定义为重点监测的关键刚度。理论上阐明可通过监测少量模态（目标模态）的参数变化来评价结构关键刚度的变化。建立了目标模态集合的扩展方法以考虑预张力偏差引起的模态变化。提出了阶跃激励荷载的优化方法来增大结构振动响应中目标模态的能量占比，进而提高密频区域内目标模态的识别精度。为保证在役期内实际结构关键刚度的监测精度，提出了面向实际结构目标模态测试的策略，并给出了一种基于贡献模态的振型扩展方法。建立了实际结构关键刚度评价的位移指标，并且分别从静力位移测试和动力模态测试的角度给出了实际结构位移的监测方法。对于结构关键刚度出现损伤的情况，提出了一种基于模态修复的刚度补偿方法并给出了一种补张拉索的优选策略。通过数值分析和模型试验，验证了本研究所提出的目标模态测试理论、刚度性能评价方法和刚度补偿策略的有效性。 2100433B

几何误差是造成索网、索穹顶等此类柔性预张力结构初始形态偏差的主要因素，有效地控制几何误差效应是该类结构张拉施工的关键技术问题。本项目以几何误差为着眼点，在柔性预张力结构随机几何误差效应及其敏感性分析理论研究的基础上，进一步对该类结构体系的张拉设计分析理论、张力调整和模型修正分析理论以及技术评定的定量化分析方法三个层面的问题进行深入研究。本项目还将借助索穹顶结构的施工张拉模型试验来考察理论研究成果的正确性，并对以控制几何误差效应为目的的施工张拉技术和张力调整技术进行研究。本项目旨在建立一套较为系统的，以几何误差效应分析为基础的柔性预张力结构张拉施工的分析理论和方法，为该类结构的设计、施工和评定提供理论和技术上的支持。

本项目的研究成果包括六方面内容：（1）建立了索杆张力结构构件随机几何误差的数学模型以及结构预张力偏差效应计算分析方法；（2）建立了基于方差的索杆张力结构预张力偏差敏感性分析方法；（3）进一步完善了索杆张力结构施工张拉成形分析方法，提出了索杆机构运动形态稳定性的判别准则及分岔路径的跟踪方法；（4）基于几何误差效应分析理论，建议了一套结构张拉方案有效性的定量评价方法和主动张拉索的优选策略；（5）根据杆件内力增量方差对主动索索长增量方差的敏感性，提出了一套结构预张力偏差监测和调整的分析方法。（6）结合两个实际工程，对索杆张力结构预张力偏差的施工验收标准制定方法提出了建议。 2100433B

施加预张力是膜结构工程施工安装的关键环节，也是整个膜结构体系抵抗外荷载做到安全可靠的重要保障。  

施加预张力方案在初步设计中就应确定，在施工图中应明确表述，在施工安装方案中做详细的操作策划。 

膜结构体系中的各结构部件应力求制作准确，施工安装在严格的测量监控下应力求定位准确，在这一前提下，位移控制膜结构体系的预张力水平更直观到位，力值也应基本吻合设计值。位移允许偏差±109^，可以包容制作、安装的累积偏差。  

力值控制预张力的施加水平可能会受到摩擦力等多种因素的干扰。在有代表性的施力点，抽检力值作参考，更有利于预张力施加的控制 。2100433B