空间结构，作为覆盖无柱空间的大跨度结构，通常通过其自身三维的形状和构成来抗力。它不仅要考虑结构的内部空间构成，也要顾及结构对外部空间的影响，不仅要直接表达力学概念，也要通过其规模和形态来展示建筑意图。 对于大跨度空间建筑而言，凡具有持久生命力的作品，往往是通过以下两种途径而产生：其一，通过结构体系的变革与创新来创造全新的建筑空间造型，如亚特兰大佐治亚体育馆(索穹顶)，但这需要一个长期研究、试验、实践的历程；其二，根据建筑造型的特点，来选择适应性强且性能优异结构体系，使建筑艺术与结构技术得以完美融合。显然，后者在实践中成功的可能性更大。 从结构的力学性态出发，常见的大跨度空间结构体系可以分为：抗弯抗剪体系，如桁架、网架；抗压体系，如拱和网壳；抗拉体系，如索膜结构。若将两种或多种具有不同作用力改向机制的结构体系结合在一起而构成的具有独特受力特性的、高效的结构，称之为杂交结构体系(Hybrid Structure System)。其最大特点在于不同结构体系之间取长补短和协同工作，因而形式多样、受力合理。 本文以杂交张拉结构体系为研究对象，以其中的张弦结构作为研究重点，以近年来国内外成功运用该结构体系的实际案例作为工程背景，通过对其进行全面深入的静力弹塑性分析，以期对该类结构体系的共性进行归纳和提炼，对各实际工程的特性进行总结和比较，得到关于该体系在静力特性、稳定性能、结构安全度等方面的一些有益结论。为杂交张拉结构体系在实际中的应用，如体系选型、方案分析、结构优化、工程设计等方面提供一定的参考。 本文第一章为绪论部分。首先从力学性态角度对空间结构的几大主要类型进行了重新归纳整理，阐述了其受力特性。重点介绍了其中的杂交张拉结构体系，对其进行分类并重点阐述了其中张弦结构的主要特点和研究现状；随后，对张弦结构的研究现状、研究重点及当前研究中的不足之处进行了阐述。最后，介绍了若干运用张弦结构体系的工程背景及本文的主要工作。 本文第二章主要介绍了非线性有限元的基本理论。 本文第三章结合同济大学建筑设计研究院近年来完成的张弦结构典型工程案例——北大体育馆和泉州体育馆，对张弦结构体系的静力特性进行了深入分析和探讨。首先，阐述了结构建模的若干要点，重点介绍了构件单元的选择、单独建模和整体建模、荷载施加、预应力引入方法等重点问题。其次，围绕结构分析方法进行了讨论，主要对线性分析和非线性分析、单独建模分析和整体建模分析进行对比，从而对张弦结构的分析方法做了简要总结；随后，通过详细而全面的参数分析对张弦结构的静力性能进行深入分析；最后，通过实际工程案例，对张弦结构的优化设计进行了初步探讨。 本文第四章对张弦结构的稳定性进行分析。通过线性屈曲分析、几何非线性屈曲分析两种方法对工程案例进行整体稳定计算；通过参数分析对张弦结构在考虑几何非线性情况下的整体稳定性进行了探讨；最后，对张弦结构中的一个特殊问题——撑杆稳定性——进行了分析和阐述。 本文第五章对张弦结构进行了弹塑性极限承载力分析。通过综合考虑几何非线性和材料非线性，运用弹塑性极限承载力分析方法，对张弦结构塑性发展机制、破坏形式、刚度和强度变化规律等关键问题进行了分析和阐述；随后，提出了张弦结构的性能设计方法和灾难分析方法，作为张弦结构整体安全度评价的方法。通过对常规设计方法和性能设计方法进行了对比，建议对新型复杂结构体系可采用多重目标评价体系的性能设计方法；最后，从工程应用的角度评价了弹塑性极限承载力分析方法，并对张弦结构的力学特性和整体安全度进行了综合评价。 本文第六章为结论和展望。总结全文并提出展望。