索穹顶是一种效率极高的空间索杆张力结构体系,其有构型简洁、空间跨越能力强、自重较轻和施工便捷等特点,一经问世便引起了国际空间结构学术界和工程界的高度重视。目前索穹顶结构的屋面系统主要采用耐久性和自洁性较差、施工维护费用较高的张拉膜材料,而结构受力更合理、维护更简单、造价较低的刚性屋面往往因为构造复杂、施工繁琐等原因难以广泛适用于索穹顶结构。这在很大程度上阻碍了索穹顶结构在我国大陆地区的工程应用,因此,如何将刚性屋面更好地应用于索穹顶等柔性结构中是一个亟需解决的关键问题。本文归纳了索穹顶结构及其他相近结构的国内外研究现状、施工技术以及工程应用情况,提出了一种新型钢拉板索穹顶结构。钢拉板索穹顶由条形钢拉板带、斜索、环索和撑杆构成,即将传统索穹顶结构中脊索替换成刚性钢拉板。钢拉板索穹顶继承了传统索穹顶的优点,同时改善了原结构的受力性能,克服了在柔性结构中应用刚性屋面的困难。钢拉板索穹顶结构由于条形钢拉板带在未施加预应力之前呈柔性状态,有利于采用无支架整体牵引提升施工方法。本文首先介绍了钢拉板索穹顶结构的构形,研究了其基本构成、构件形式、节点构造、结构特点等,并探讨了钢拉板索穹顶结构的预应力设计方法。根据索穹顶实际工程,以1/2拉索破断力作为条形钢拉板的拉力设计值,将脊索替换为对应截面的钢拉板,建立钢拉板索穹顶结构分析模型,采用非线性有限元计算方法,分析其静动力性能,并与相同跨度、拓扑关系与预应力分布的传统索穹顶结构进行对比分析,进而对钢拉板索穹顶结构的预应力水平、钢拉板截面规格和撑杆长度等方面进行优化设计。本文结合传统索穹顶结构的施工方法,及条形钢拉板的特点,介绍了适用于钢拉板索穹顶结构的施工方法——无支架整体牵引提升施工方法,并采用非线性动力有限元法对钢拉板索穹顶结构施工安装和张拉全过程进行模拟,研究施工过程中节点位移和杆件内力的变化规律,并对无支架整体牵引提升施工方法的可行性进行评述。对钢拉板索穹顶结构进行了试验研究,设计了一个直径为8m的Geiger型钢拉板索穹顶结构试验模型,模拟了钢拉板索穹顶结构施工成型的全过程,测试了施工张拉过程中结构的内力及位移,并验证了少支架、无支架整体牵引张拉施工方法在本次试验的可行性,最后分析了结构在荷载作用下的力学性能。本文最后对研究内容和成果进行了系统的总结,提出了以后亟待解决的若干其它关键问题及进一步研究的方向。