近年来,随着时代的发展,经济得到快速增长,人民生活日益改善,对建筑物的使用功能更加重视。本文首先对网壳结构的形式进行了分类,并且对每种结构形式进行细分,对结构选型做了总结。然后介绍了钢空腹夹层板的形式和构造,将钢空腹夹层板应用到预应力双曲抛物面组合扭网壳中,尚属国内外首例。对该新型结构的力学性能进行研究,对其工程应用推广具有重要意义。基于通用有限元分析软件ANSYS、ABAQUS和Midas等建立数值模型,采用等效刚度法,建立了预应力组合扭网壳的实际模型和等代模型。并研究了模型各个构件的内力分布,然后进行了参数化分析。考虑正常使用极限状态和承载力极限状态下的工况组合,进行静力线性和非线性计算。得到扭网壳结构线性和非线性位移和内力计算结果,并分析了预应力对结构整体刚度的影响。采用子空间迭代法进行自振特性分析,得到前12阶模态振型和自振频率。对结构进行地震作用下的动力性能分析,考虑了水平、竖向和组合地震作用对结构动力稳定性临界荷载的影响。选取了结构阻尼、肋截面尺寸、初始缺陷模式、地震波类型和预应力大小进行参数化分析,确定其对动力稳定性临界荷载的影响。建立了有无竖向加劲板两组节点纯剪切状态下的数值模型,研究剪力键节点的抗剪性能。选取了竖向加劲板宽度和厚度对节点极限承载力进行参数分析,进而研究了竖向加劲板宽厚比对节点承载力的影响。最后以某拟建体育馆的钢空腹夹层预应力组合扭网壳屋盖为研究对象。基于通用有限元软件建立数值模型,考虑了竖向荷载、风荷载和地震作用。进行了结构的局部稳定性分析,并得到了屋盖应力分布。着重分析了预应力组合扭网壳屋盖的内力与变形。总之,本文通过对钢空腹夹层预应力组合扭网壳结构的静力性能、动力性能、抗震性能和节点抗剪性能开展了研究工作,并进行了工程设计。建立了数值分析模型,提出了理论计算方法,揭示了结构的力学性能,给出了设计建议。