管桁架结构的受力形体合理使其具有优异的受力性能,且易满足各类新型复杂的建筑造型要求,如此具有生命力的结构已经广泛应用于各种工程中。本文以天津市国家海洋博物馆钢结构项目为背景,结合该结构存在错层、楼面开大洞、楼板不连续、体型超长等特点,主要通过MIDAS和ABAQUS两种有限元软件对该门式管桁架及内部框架整体结构的各项力学性能进行研究分析。本文介绍了该门式管桁架结构的工程概况、结构形式、计算模型和荷载工况(包括恒荷载、楼面和屋面活荷载、温度作用、风荷载和雪荷载)及组合,对其静力性能进行分析,研究门式管桁架结构在荷载组合作用下的支座反力、杆件应力和节点位移。分析结果显示该结构在悬挑附近及墙面与屋面交界处受力较为敏感,但结构总体刚度较大,内力分布较为合理均匀,空间整体作用较强。利用模态分析研究国家海洋博物馆门式管桁架结构的自振特性,得到结构的自振频率、自振模态以及合理的振型截断数;并利用振型分解反应谱法研究结构在各向地震作用下的动力响应;对将地震作用与其他荷载进行组合,对其抗震性能进行分析。分析可知该门式管桁架结构的抗震设计满足要求,抗震性能良好。对该门式管桁架内部框架整体结构的稳定性能进行了研究,并对比桁架间支撑形式的变化对结构稳定性能的影响。通过特征值屈曲分析,得到结构的屈曲模态和在理论线弹性屈曲临界承载力;并通过引入初始缺陷,对结构进行几何非线性稳定分析。分析可知结构的整体稳定性能较好。考虑到该门式管桁架结构两个主展厅两端均悬挑,且悬挑端竖向变形较大,本文将预应力引入结构的悬挑端,提出了四种减小其位移的方案,并通过建模计算,分析可知第四种在悬挑屋面上沿屋脊线方向布置拉索的方案最为有效,可以显著改善结构悬挑端的刚度。