弦支穹顶结构是基于单层网壳和张拉整体体系的一种新型空间预应力体系，该结构受力合理，抗震性能良好，特别适用于设防烈度较高的地区。历次地震及振动台试验表明：该结构非常适合做震区的避难场所。目前，对于弦支穹顶结构在强震作用下的失效机理和失效模式等问题的研究，虽取得一些成果，但仍处于初步探索阶段，基本理论研究的滞后严重制约了这一优良结构的工程应用。本文以弦支穹顶结构增量动力分析结果为基础，探索弦支穹顶结构在强震作用下节点位移、能量等特征响应的发展规律，验证基于指数应变能密度判定结构失效准则的正确性，对弦支穹顶结构基于性态的抗震设计进行初步探讨，给出预测结构失效荷载的细胞自动机（CA）模型。具体的研究内容如下：首先，利用ANSYS编制构造参数不同的弦支穹顶结构模型，并对这些模型进行增量动力分析，继而统计该类结构在三向简谐波和TAFT波作用下，各特征响应与地面运动加速度幅值之间的关系。并以此特征响应规律为基础，对弦支穹顶结构的抗震性能、失效特征进行总结。进而，对单自由度和多自由度体系的能量平衡方程进行推导，并说明各能量的计算方法和基于能量的结构设计准则。利用单自由度体系和弦支穹顶结构在三向简谐波与TAFT波作用下各能量的计算结果，验证能量平衡方程及各能量计算方法的正确性。然后，以能量平衡方程为基础，分析弦支穹顶结构在地面运动作用下各能量项的响应规律，为基于节点域应变能的CA模型预测结构失效荷载提供依据；并验证基于结构指数应变能密度，利用结构破坏系数判定结构失效准则的正确性；利用自定义的结构发展系数来定量评价弦支穹顶结构在强震作用下的抗震性能水平，初步建立了弦支穹顶结构基于性态的抗震设计框架。最后，对弦支穹顶结构CA模型的基本理论及组成：CA模式的数值算法、类似节点域匹配准则、失效模式投射准则和失效荷载计算公式进行阐述。并给出CA模型预测结构失效荷载的流程和具体步骤。通过大量算例，定量地说明了利用CA模型预测弦支穹顶结构失效荷载的精度。