随着社会的发展,索杆结构作为一种新兴的结构形式不断被应用到工程实践中,索穹顶是其中最具代表性的一类结构形式。然而,索穹顶本身并非自平衡结构,需要周边刚性环梁的支承。本文利用张拉整体结构自平衡的特点,提出了一种环形张拉整体结构,并用之代替索穹顶的刚性环梁,继而开发出了一种全张力、自平衡的新型索杆结构体系——环箍-穹顶索杆结构。利用有限元软件及自编向量式有限元程序对此新型结构的力学性能进行系统研究,得出了一些有用的结论。通过变换经典半八面体张拉整体单元的几何构型提出一种半规则张拉整体单元,并基于平衡矩阵理论对其进行自平衡构型的找形分析,给出了几何变换后的设计公式,并利用单元自应力模态和机构位移模态验证了单元的几何稳定性。对此单元进行环向拼装,组合出了环形张拉整体结构并给出其整体可行预应力。在环形张拉整体中部引入葵花形索穹顶,进一步开发出了全张力、自平衡的环箍-穹顶索杆结构。组合不同的环形张拉整体及索穹顶,构建出不同类型的环箍-穹顶索杆结构,提出了相应的共用索连接方式。为验证该体系的可行性,制作了不同的实物模型。基于向量式有限元程序对新型环箍-穹顶索杆结构的静动力性能进行研究。分别对初始态至成形态、成形态至荷载态的受力状态进行研究,找出了成形过程中的关键构件,明确了竖向荷载下结构内力的传递路径。对矢跨比、构件截面、预应力、外侧脊索角度等参数进行研究,探索“环箍”刚度的变化对索穹顶的影响,为结构的设计提出一些有用的建议。利用有限元软件ANSYS研究了结构的自振特性。利用向量式有限元方法在分析大变形、大位移等几何非线性问题中的优势,将其引入到新型环箍-穹顶索杆结构的抗倒塌分析中。将结构构件分成环形张拉整体部位、过渡连接部位、内部索穹顶部位三类,依据构件破断后结构的响应情况,总结出四种破坏模式。基于构件破断对结构的影响,分别对环形张拉整体上的构件及索穹顶上的构件进行分类,影响由弱及强分别为H-Ⅰ、H-Ⅱ、H-Ⅲ、H-Ⅵ及S-Ⅰ、S-Ⅱ、S-Ⅲ。分别在多遇地震及罕遇地震作用下,对新型环箍-穹顶索杆结构进行抗震时程分析。在不同地震烈度下,选取了 X向、Z向及三向三种地震波输入方式,依据结构的内力响应、节点位移响应,对比了结构对不同方向地震的敏感程度,证明了此类结构体系具有较好的抗震性能。