预应力单双层柱面网壳是在传统双层柱面网壳的基础上,采用等强度壳体理论并结合预应力技术形成的一种新型空间结构。这种结构不但具有室内视觉简洁、施工方便的特点,还能够提高结构刚度与承载能力、减小整体用钢量,拥有良好的技术经济指标。本文通过对某预应力单双层柱面网壳实际工程可靠指标的校核,指出了目前稳定设计方法的不足,探讨了基于整体稳定可靠度的改进设计方法,使预应力单双层柱面网壳的稳定承载力满足预期可靠性要求。为了节约计算成本,本文提出了一种在有限元软件中实现可靠度高效计算的方法,在保证计算精度的同时很好地解决了现有有限元分析程序抽样计算量大的不足,非常适合大型复杂结构的可靠度分析计算。结合现行设计规范并采用多因素组合实验设计方法,系统地研究了以下设计参数即单层网格范围、双层网壳厚度、预应力水平对预应力单双层柱面网壳整体用钢量与弹性稳定承载力的影响。实验数据的回归分析表明网壳厚度与预应力水平之间的交互作用十分明显,单参数分析方法难以真实反映结构的这种内在规律。以结构总重量最小为目标并考虑整体稳定约束条件,得到了满足规程稳定承载力要求的结构最优设计方案,与工程实际方案十分接近。分别采用随机缺陷模态法和一致缺陷模态法对实际工程结构的稳定承载力进行了统计研究,分析表明一致缺陷模态法的计算结果具有很高的保证率,使稳定可靠度的计算过程得到简化。选取雪荷载、钢管壁厚与材料屈服强度等随机变量建立了实际工程随机结构模型,考虑三种荷载组合对钢索松弛失效、材料强度失效、刚度失效与整体稳定失效模式的可靠指标进行了分析计算,结果表明雪荷载半跨分布的组合为最不利荷载工况,整体失稳成为结构的主要失效模式,在部分荷载工况中整体稳定可靠度水平严重不足;当考虑不同预拉力与恒活荷载比例时上述结论依然成立。稳定可靠指标对随机变量的敏感性分析表明,钢索面积、索材料强度的敏感度最小,忽略其变异性对结构稳定可靠指标的影响很小,雪荷载、钢管壁厚与钢材屈服强度对结构稳定可靠指标的影响最显著。针对结构整体稳定可靠指标不明确的问题,基于可靠度理论对预应力单双层柱面网壳的稳定设计方法进行了深入研究。根据不同的荷载比例、可变荷载类型与分布方式,在考虑各种几何参数与预应力水平后得到了具有明确可靠度含义且能考虑材料弹塑性影响的稳定设计实用表达式和稳定容许承载力系数包络曲线。将目标可靠指标以稳定容许承载力系数的形式引入约束方程,建立了基于整体稳定可靠性的结构优化模型,由实验设计方法得到了不同跨度与矢高下可供实际工程参考的最优设计参数。结构稳定可靠指标的校核结果与预期值符合程度良好,本文稳定验算的改进方法在结构整体层次上保证了预应力单双层柱面网壳稳定设计的可靠性。