国内外科研人员和工程师们在长期的工程实践和理论研究过程中摸索了多种合理的大跨空间结构的类型和形式，取得了辉煌的成就，但目前能够选择的结构形状还是局限于比较单纯的几何形状或它们的组合形式、改良形式等。在设计各式各样的大跨度建筑时，设计者越来越感觉到结构形式的选择余地有限，满足不了日益发展的建筑表现要求，且很难保证结构的合理性。如何创建能够满足各种建筑意图的、自由的、灵活的、多样的曲面形状以及对自由曲面结构的形态进行评价，是当前亟待解决的一项课题，也是建筑与结构交叉领域的全新课题。由于国内的空间结构形态学研究处于起步阶段，本文首先从结构外形和结构内部拓扑关系两方面对空间结构形态学研究的发展和现状做了大致的归类和总结。并选取贝壳这一自然界中典型的形态作为研究对象，希望通过对贝壳面的形态研究提出了一种新颖的空间结构曲面形式。　　本文研究了贝壳面的几何造型方法，并以应变能最小为目标对贝壳面进行了形状优化。然后从工程实际的角度出发，探讨了连续贝壳面划分为网格结构的方法，并对贝壳形网壳及其组合形式网壳的基本静力性能和静力稳定性能的进行了研究，考察了杆件截面，初始缺陷，不均匀荷载分布，支承条件等对结构性能的影响，给出了针对不同情况的设计建议。结果表明贝壳面是一种良好空间结构自由曲面形式，值得在工程实践中应用。贝壳面以薄膜受压为主，其最大位移主要分布于贝壳面的前中部，最大应力主要集中在贝壳面的根部。贝壳形网格结构对初始几何缺陷较为敏感，从实用角度可将L/300作为贝壳形网格结构的设计缺陷。当在其前半跨作用不均匀荷载时的稳定承载力最低，但随着初始缺陷的增大，荷载不均匀分布的影响减小。