为了满足优美的建筑造型,单层自由曲面空间网格结构被应用在越来越多的实际工程中。然而,此类结构的设计中以下两类问题尚未得到很好地解决：一是为了实现装配式的理念,同时适应复杂的定位与多变的空间几何关系,其可靠的节点连接形式极度匮乏；二是该类结构造型复杂,确定其表面风荷载的分布比较困难,同时此类结构往往比较轻柔,导致其对风荷载比较敏感,而对其在风荷载下的稳定承载力分析研究甚少。针对第一类问题,本文开发了一种新型的装配式节点一一螺栓圆筒节点,并提供了该节点各个零件的设计方法。为了验证该节点的可靠性,首先,对该节点进行了有限元分析,分析结果表明：该新型节点传力路径明确、受力合理；转接头端板厚度对平面内的初始转动刚度和极限弯矩影响较大,而对平面外的初始转动刚度和极限弯矩影响不大；套筒台口长度对平面内和平面外的初始转动刚度、极限弯矩影响不大；其次,本文对螺栓圆筒节点分别进行了平面内和平面外的抗弯试验,试验结果验证了节点各个零件设计方法和有限元分析结果的可靠性。最后,为了使该节点更好的应用于实际工程,本文推导了节点在平面内和平面外的初始转动刚度、极限弯矩公式,同时给出了节点的三参数和四参数弯矩-转角关系,通过与试验和有限元分析结果比较,证实了三参数和四参数模型均能较好地模拟螺栓圆筒节点的弯矩-转角关系,只是在弯矩-转角关系的后段模拟上,三参数模型不如四参数模型。针对第二类问题,本文首先对确定结构表面风压分布的数值风洞方法进行介绍,并对数值风洞中的关键参数进行了探讨,然后,采用数值风洞方法给出了一个实际单层自由曲面空间网格结构表面的风压分布；最后,以该结构为例,深入讨论了在风荷载下初始缺陷(包括节点定位缺陷和杆件缺陷)、几何非线性、材料非线性以及节点刚度等对结构稳定性的影响；同时对其动力稳定性进行了一定的探索。得出了对单层自由曲面空间网格结构设计有参考价值的结论：节点定位缺陷会对结构的承载力有一定程度的降低；杆件缺陷对结构的承载力影响不大；几何非线性和材料非线性会大幅降低结构的承载力,尤其是材料非线性；节点刚度也会削弱结构承载力,在不能保证结构的节点是刚接的情况下,有必要考虑连接节点的刚度；考虑脉动风荷载的结构动力稳定承载力相对静力稳定承载力有明显的下降,因而对单层自由曲面空间网格结构进行动力稳定分析是有必要的。