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拉索是弦支穹顶结构中的核心构件，其特性直接影响结构整体的力学性能。与结构中的其他刚性构件不同，拉索作为一种柔性材料，除了在受力方面该构件仅能承受拉力，拉索的材料特性诸如弹性模量、线膨胀系数、阻尼等参数也与刚性构件有较大差别，从而使其力学性能变得更加复杂，对结构整体的影响也相对复杂。此外，拉索本身构造的独特性，使拉索构件与其他构件之间的连接也变得复杂。因此，为了深入掌握弦支穹顶结构的力学性能，国内外学者对拉索也进行了研究。一方面，弦支穹顶结构与上部刚性单层网壳的最大区别在于下部柔性拉索的引入，近年来，随着弦支穹顶结构工程应用的不断推广，国内外学者对弦支穹顶的研究也从过去的传统结构本身性能的研究逐渐转移到施工过程的控制理论研究上。另一方面，对于弦支穹顶结构而言，预应力的引入是结构施工过程中的一道关键工序，因此，对弦支穹顶结构的施工控制理论研究主要集中在拉索预应力的施加与控制方面。
弦支穹顶结构预应力施工方法目前主要有 3 种：张拉环向索、张拉径向索和顶升撑杆，如图 1.15 所示。其中，张拉环向索是将张拉点布置在环向拉索上，利用张拉设备对环向索施加预应力使环向索伸长，然后将环向索不同索段相互固定；张拉径向索是将环向索长度和撑杆长度调整好后，直接对径向索张拉建立预应力，径向索张拉完成后通过索头锚具将拉索固定；顶升撑杆是通过调节撑杆长度来建立预应力的一种间接预应力施加方法。实际工程中，预应力的施加方法应根据张拉设备、同步性控制能力、预应力设计值等多个指标进行选用。
图1.15 弦支穹顶结构预应力施加方法
由于弦支穹顶结构中的环索内力设计值较大，因此采用张拉环索方式时对张拉设备的要求较高。由于环索数量相比径向索和撑杆少，因此需要的张拉设备少，同时能够较好地同步控制。近年来，随着张拉设备性能的不断提升，张拉环向索施工方法因其张拉点少、设备和人员需求量小、施工周期短、同步性易于控制、环向索力易于保证等优点而逐渐被推广应用。如昆明柏联商厦采光顶的弦支穹顶结构采用张拉环向索方式施加预应力，施工时先将上部单层网壳安装定位，然后挂设斜索和撑杆，最后逐环张拉环索。其他采用张拉环向索施工方法的弦支穹顶结构工程还有山东茌平体育馆、天津东亚运动会自行车馆、常州体育馆椭球形弦支穹顶结构、2008 年北京奥运会羽毛球馆、三亚市体育中心-体育馆等。
在工程实践中，人们发现张拉环索方式施加预应力时往往因环索与撑杆下节点之间的摩擦，同圈环索内力不均匀，对结构的整体性能会造成不利影响。为了解决这种预应力摩擦损失，近年来出现了多种形式的撑杆下节点，从而有效地减少了张拉环索过程中的预应力损失。但对一些小型的弦支穹顶结构工程，结构中的径向拉索数量在可接受的范围内，张拉径向索不失为一种最有效地减小预应力损失的预应力施工方法。采用张拉径向索方式施加预应力工程应用包括济南奥体中心-体育馆、安徽大学体育馆、连云港体育中心-体育馆、重庆市渝北区体育馆、大连市体育馆和广州南沙体育馆等弦支穹顶结构工程。值得一提的是，大连市体育馆为一椭球形弦支穹顶结构，下部索撑体系采用椭圆形肋环型布置形式，同圈环索内力不等。
弦支穹顶结构中的撑杆数量介于径向索和环向索之间，如果采用顶升撑杆方法施加预应力，要求的液压设备数量将多于张拉环索所需设备数，而少于张拉径向索所需设备数。对一些中大跨度的弦支穹顶结构，撑杆数量在可接受范围内，同时由于采用顶升撑杆方法产生的预应力损失最小，故在弦支穹顶的早期应用较多。值得注意的是，顶升撑杆方法是一种间接预应力施加方法，需要对径向索及环向索精确放料，且对拉索中的内力控制性不如其他方法准确。采用顶升撑杆方法施加预应力的工程应用包括日本光丘穹顶和聚会穹顶、天津保税区商务中心大堂屋盖、武汉体育中心-体育馆、辽宁营口奥体中心-体育馆等工程。
针对弦支穹顶结构的施工过程尤其是预应力施加过程控制，近年来，国内外学者开展了大量的研究并取得了不少成果，如文献[15]基于有限位移理论，提出张拉施工模拟计算的循环前进分析方法，实现了施工状态的实时跟踪分析与控制；文献[16]提出了施工反分析法，并对弦支穹顶结构进行了施工全过程分析；文献[17]提出了张力补偿法计算张拉过程中索的施工张拉控制值，并可用该方法获取张拉施工中任一阶段的杆件内力和节点位移；文献[18]提出了修正的循环迭代法求解弦支穹顶结构的零状态，并在零状态的基础上采用控制索应力方法求出每级张拉控制力对应索原长，以方便求得各级张拉控制力下分批张拉时索的张力施工控制值、节点位移和杆件内力。
以上研究主要是解决如何将拉索预应力在数值模型中实现的问题，但是在施工过程中发现弦支穹顶的拉索与节点之间会产生摩擦损失，而这种摩擦损失对结构的整体性能将产生不容忽视的影响。围绕弦支穹顶结构拉索与撑杆下节点之间的摩擦损失问题，国内外学者从摩擦滑移系数取值、预应力张拉过程考虑摩擦损失的模拟计算方法以及摩擦损失对结构的具体影响等方面开展了系列研究，总结如下：
目前对拉索与撑杆下节点之间的摩擦取值研究，大多是针对某一具体工程中的特定节点展开的，计算时所采用的摩擦系数根据工程经验选定。王树等人在分析 2008 年奥运会羽毛球馆预应力摩擦损失时，考虑了节点内装置聚四氟乙烯片取 0.03 和聚四氟乙烯片失效取 0.3 两种情况，并计算出摩擦损失分别为 0.85%和 7% [19] ，这与监测得到的最大损失 21%，平均 8%~ 10%的结果有出入 [20] 。可见选用的摩擦系数不能与实际状态吻合。董石麟、张国发在分析拉索施工滑移时，将环索与节点间的静、动摩擦系数分别取为 0.3 和 0.12，并通过试验对比了传统节点与新型节点的摩擦损失，强调实际工程中摩擦系数应通过试验确定 [21 ，22] 。赵霄 [23] 在济南奥体中心弦支穹顶模型试验中取拉索与节点间的静、动摩擦系数分别为 0.22 和 0.088。Liu [24] 在对一弦支穹顶分析摩擦损失时，取摩擦系数为 0.4，并得出结论：摩擦系数、环索张拉点的数量和预拉力控制值对弦支穹顶结构影响很大，在设计时采取措施减小撑杆下节点处的摩擦系数。罗永峰 [25] 在研究张拉完成后节点对拉索的抗滑移性能时，试验测得节点处静摩擦系数为 0.24，这从另一方面说明了张拉结束后拉索仍有可能出现摩擦滑移。此外，天津大学对弦支穹顶结构拉索与撑杆下节点之间的摩擦问题展开了一系列研究 [26-30] 。
为了能够准确评估摩擦损失对结构性能的影响程度，国内外学者在连续索及预应力摩擦损失方面也进行了大量研究。如同济大学沈祖炎、河海大学唐建民提出了一种五节点等参单元模拟张弦结构中的连续拉索 [31，32] ；浙江大学张志宏、董石麟，西南交通大学魏建东，清华大学聂建国均基于悬链线单元各自提出了考虑索段滑移的索单元 [33-35] ；此外文献[36，37]应用冷冻升温法通过施加虚拟温度荷载使相邻索段内力相等达到连续索的目标；文献[38]建立了一种带索夹的三节点索单元，并通过附加广义自由度考虑索滑移；文献[39]基于连续索各索段应变一致提出了一种三节点折线索单元，并推导了该单元的刚度矩阵；此后天津大学毋英俊等利用文献[39]的思想提出了基于Lagrange等参数单元、Green应变和第二Cauchy应力的连续折线索单元分析技术 [40] 。文献[41]针对2008 年北京奥运会羽毛球馆工程，研究了索撑节点的摩擦损失造成的预应力损失对结构整体性能的影响，其结果表明这种预应力损失会使结构的内力分布不均匀，结构的整体稳定性能下降 20%左右。因此，忽略索撑节点间的摩擦损失将明显高估结构的承载能力，在张弦结构的施工模拟分析中应考虑连续拉索与撑杆下节点间的摩擦损失。为此，天津大学刘红波基于虚拟温度思想和泛函广义逆的概念提出了考虑摩擦损失的迭代算法 [42] ，浙江大学张国发提出了变索原长法考虑摩擦损失的影响 [22] ，这两种方法均是通过改变拉索的内力建立摩擦力与索之间的平衡关系；魏建东提出了“三节点摩擦滑移索单元”，并推导了该单元的单侧滑移刚度，但是计算过程非常复杂 [43] ；文献[41]通过在环索节点和撑杆下节点间耦合自由度并增加变刚度弹簧单元来模拟弦支穹顶张拉环索时的带摩擦滑移；文献[44]建立了弦支穹顶结构中一索撑节点的实体模型，利用非线性接触单元分析了拉索与索撑节点间的滑移摩擦问题。
预应力张拉施工过程中的拉索滑移摩擦问题已引起学术界的广泛关注。针对摩擦损失对结构性能的影响，王树 [41] 通过有限元分析发现摩擦损失使2008 年奥运会羽毛球馆弦支穹顶的稳定承载力下降约 15%；张国发 [21] 通过改变节点形式减小摩擦损失，并指出摩擦会使结构内力分布不均匀，而对动力和稳定性基本没有影响；Dong [45] 制作了跨度为 8 m的弦支穹顶缩尺模型，发现环索节点存在较大摩擦力。Liu [29 ，46 ，47] 首先基于冷冻升温理论和大曲率假设，分析得到了滑动摩擦对预应力结构的影响重大，同时分析了滚动式张拉索节点的摩擦损失及其对弦支穹顶的影响；Yan [48] 曾针对平面型张弦桁架施工过程中的拉索摩擦滑移问题分析了摩擦损失对结构性能的影响，发现摩擦损失对上部结构的内力影响很大。Zhao [49] 对一葵花形弦支穹顶进行数值模拟，发现当撑杆下节点处摩擦系数为 0.8 时，索力最大损失率可达 92.7%，并发现结构在拉索无滑移摩擦状态下承载能力是最大的，可见摩擦损失对预应力钢结构的影响不容忽视。