古老而构型独特的互承结构近年来成为学术界的一个新研究兴趣点,因其节点简单,建造技术含量低,可快速安装拆卸,造型美观等特点而受到关注。简单的互承结构特别适合临时结构使用,而精心设计加强的互承结构亦可达到安全可靠,耐用性强的要求。但是,目前互承结构的研究尚不足支撑其实际的工程设计及应用,且现有研究对象主要基于达芬奇网格或者中国古代虹桥结构,因此需要更多探索,发掘更多互承结构可能形式。本文梳理了互承结构的历史发展,结合图形理论、机构理论、优化算法及数值模拟等方法,从形态与力学性能方面探究了其应用的可能性。在形态生成方面,提出了基于阿基米德铺砌的平面互承构型转换方法,并改善了互承结构的机构分析理论。利用数学模型揭示了互承结构形态与特定参数的关系,对比了遗传算法及梯度算法对指定参数的互承结构形态生成效率。由于指定几何参数难以预测互承结构最终形态,文中又研究了拟合自由曲面的互承结构的方法,基本解决了传统CAD软件无法胜任的互承结构建模问题。在力学特性方面,研究了常见类型的平面、三维互承结构与其对应普通结构在不同荷载作用下的性能,给出了平面静定互承网格内力计算公式。互承结构不存在主次等级,结构内力分布更均匀,位移分布和普通结构相近。四边形网格的互承结构需要足够约束避免机构运动,该体系添加斜杆可有效提高抗变形能力。互承结构自振频率低,柔性比普通结构大,自振模态与普通结构类似,前三阶振型以整体振动为主。本文研究可用于拓展互承结构类型,有利于互承结构的设计探索。对互承结构性能特点的总结也有助于人们加深对互承结构的认知与理解,为互承结构的推广奠定基础。