索穹顶结构是一种效率极高的柔性张力结构体系,现已成为工程研究与应用的热点之一,而刚性屋面在索穹顶结构中的应用,对其网格划分提出更高的要求。为此,本文提出了复合型索穹顶结构,可兼顾经济性与刚性屋面檩条铺设的合理跨度要求。以该结构为分析对象,对其找力、预应力优化及施工仿真等问题进行研究,主要内容如下:（1）提出了复合型索穹顶结构形式,对其进行几何构型及找力分析,探讨了内拉环的设置、环向等分数、环索圈数以及拓展形态等因素对复合型索穹顶结构自应力模态数及机构位移模态数的影响。结果表明:复合型索穹顶结构在保证最外圈网格尺寸满足刚性屋面檩条铺设合理跨度的前提下,相比于传统索穹顶结构,杆件总数更少,节点构造更简单;与相应的原始复合型相比,改用人字形双撑杆、不设内拉环以及环向等分数与环索圈数的减少均使机构位移模态数减小。因此,工程实践中,建议采用较小的环向等分数与环索圈数,并在必要时采用人字形双撑杆的结构形式。（2）对模拟植物生长算法（PGSA）的优缺点及改进策略进行研究,提出了阶段生长PGSA算法,以其对复合型索穹顶结构进行预应力优化,并与其他算法进行对比。结果表明:在引入三段步长、大范围生长以及生长点筛选的混合改进策略后,阶段生长PGSA算法有效地解决了传统PGSA算法中,固定步长全局搜索能力弱、两段步长大生长点饱和及原始三段步长生长空间过大等问题;与其他全局优化算法相比,阶段生长PGSA算法运行次数更少,优化得到的结构初始应变能更小,当生长空间限定时,具有更高的优化效率及更好的优化效果。（3）对复合型索穹顶结构逐圈张拉斜索、仅张拉最外圈斜索、逐圈张拉环索、仅张拉最外圈环索以及逐圈顶升撑杆等传统施工方法进行了施工仿真分析,在此基础上,提出了交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法,对内拉环的逐级提升高度进行优化分析。结果表明:在传统施工方法中,逐圈张拉环索施工过程中的平均结构应变能最小,逐圈张拉斜索施工过程中拉索内力超过成型态内力的比例最小,且不同施工方法中拉索最大内力均出现在张拉过程而非成型态;与传统施工方法相比,交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工优化方法,解决了拉索内力大幅波动的问题,拉索在施工过程中的内力均未超过成型态内力,且平均结构应变能最低。工程实践中,对类似结构的施工仿真分析,建议采用交替提升内拉环与张拉最外圈斜索的施工方法,并优化确定内拉环的逐级提升高度。