张弦梁和柱面网壳结构是两种应用非常广泛的结构形式,其理论研究和设计方法都已经非常成熟,但是张弦梁结构存在平面外的稳定问题,柱面网壳结构的整体稳定性较差且产生的支座推力较大,这些不足在一定程度上限制了它们的使用范围。本文针对这两种结构的不足,结合二者的优势,提出了一种由上部单层网壳和下部张弦索杆组合而成的张弦柱面网壳结构,并对其进行了系统的研究。第1章总结了大跨度空间结构的发展历程和分类,系统地回顾了张弦梁与柱面网壳结构的发展历史、工程应用和研究现状,并确定了本文的研究内容。第2章分别依据上部网格形式和下部张弦形式对张弦柱面网壳结构进行了分类。同时从布索形式出发,系统地归纳和总结了柱面网壳下部各种不同的索杆布置方式。第3章系统地研究了张弦柱面网壳的静力性能,对其进行了形态分析、预应力设计以及不同结构形式的性能对比,并以与支承面错位的平面张弦型为例,研究了结构在预应力水平、矢跨比、撑杆长度、网壳杆件截面和平面尺寸等参数下的力学性能。第4章分析了两种形式的张弦柱面网壳以及单层柱面网壳的自振特性,并以与支承面错位的平面张弦型为例,研究了预应力水平、矢跨比、撑杆长度、网壳杆件截面和平面尺寸等参数下的结构自振特性。利用EI-Centro波对单波单跨和多波多跨的张弦柱面网壳结构进行了地震响应时程分析。第5章分析了两种形式的张弦柱面网壳以及单层柱面网壳的特征值屈曲和非线性屈曲,并以与支承面错位的平面张弦型为例,分析了结构在预应力水平矢跨比、撑杆长度、网壳杆件截面、平面尺寸等参数下的稳定性能,考察了初始缺陷大小和分布形式对结构稳定性的影响。第6章对多波多跨柱面网壳结构进行了简化分析研究。依据多波多跨网壳不同区域网壳单体的约束情况建立了各区域单体的简化模型,并把简化单体模型同整体模型中相应的单体的受力性能进行了比较。然后应用简化单体模型考虑了网壳杆件的截面初选和多波多跨张弦柱面网壳的预应力设计问题。第7章对本文研究的内容进行了归纳和总结,指出了张弦柱面网壳结构仍需要解决的一些问题,明确了今后的研究方向。