张弦空间结构是由刚性结构、拉索、撑杆构成的具有自平衡功能、内力控制功能、刚度控制功能三方面特点和对建筑形式的广泛适用性等优点的一类预应力杂交结构体系。张弦结构在工程中应用日益广泛并具有广阔的发展空间。本文以北京大学体育馆、泉州市体育馆和安徽大学体育馆屋盖三个典型的张弦结构工程为背景，对张弦空间结构体系进行了系统和深入的分析。本文总结了张弦结构的特点，通过工程实例对张弦结构进行了分类。在线弹性结构特征值屈曲分析计算公式的基础上，借鉴预应力杂交结构特征值屈曲分析的方法，得出了有恒定荷载作用的预应力杂交结构的特征值屈曲分析公式。本文完成了安徽大学体育馆张弦网壳结构模型的预应力索张拉过程试验研究和静力荷载试验研究，验证了力学模型和有限元分析的正确性和原型结构设计的可靠性，所得结论可为原型结构的施工提供参考。以北京大学体育馆辐射式张弦平面桁架壳体、泉州市体育馆平行张弦立体桁架壳体、安徽大学体育馆张弦“梁式网壳”结构为研究对象，从张弦结构的构成角度出发，根据张弦结构的构成机理，在分析刚性结构的受力特点的基础上，对张弦空间结构的布置形式、力学性质进行了静力分析及参数分析，归纳了张弦空间结构的共性，为张弦空间结构设计提供参考。本文对不同形式的张弦空间结构进行了弹塑性极限承载力全过程分析，对张弦结构的屈服机制、失效机制进行了分析，结合两水准性能目标和塑性发展过程对结构性能进行了评价，对设计使用年限超过100年的结构的性能目标进行了讨论。对张弦网壳结构进行了参数分析，分析了初始缺陷、荷载非对称性、支座形式、撑杆高度、预应力大小等参数对张弦网壳结构极限承载能力的影响。对具有相似结构布置形式的张弦结构的屈服机制和失效机制的共同点进行了分析。总结了参数对张弦结构弹塑性极限承载力的影响规律。本文对考虑各种构件失效情况下的张弦网壳结构进行了弹塑性极限承载力分析，跟踪构件失效后结构的塑性发展过程和极限荷载因子，判断构件的重要性，据此提出了设计中提高关键构件的安全度的建议。总结了大跨度空间结构的内力重分布规律和荷载传递规律，提出了具有普遍适用性的判断构件重要性的“基于概念的判断方法”，对构件安全性与结构整体安全性的关系进行了探讨，并对冗余结构进行了分析，得出了相应的结论，可为结构设计提供参考。本文在对张弦网壳结构的动力特性进行参数分析的基础上，采用时程分析法对固定铰支承的张弦网壳结构进行水平、竖向作用下的地震响应计算分析；对以改变支座支承刚度和在支座处增加质量点的方法考虑屋盖下部结构抗侧刚度和质量惯性的张弦网壳结构进行了竖向地震作用下的地震响应计算分析；对降低矢跨比的张弦网壳结构的水平、竖向地震响应进行了计算分析。通过结构的地震内力系数分布规律和拉索轴力、节点位移时程曲线的比较总结了张弦网壳结构的地震响应规律及改变支座形式和矢跨比的张弦网壳结构的地震响应特点。本文在总结文献对张弦结构和有关拉索预应力结构施工过程分析方法的基础上，推广了“状态确定”的施工过程逆向分析方法，该方法对线性结构、几何非线性结构、一步张拉、多步张拉等各种施工情况具有普遍适用性，可以实现后张拉索对先张拉索张拉力的影响分析。采用施工过程逆向分析方法对安徽大学体育馆张弦网壳结构进行了施工方案优化分析，对从外圈到内圈三步、一步张拉斜索和从内圈到外圈三步张拉斜索的施工过程进行比较分析，得出了相应的结论。