预应力双向网格单层网壳结构是通过于双向网格单层网壳结构内置入预应力索单元而形成的杂交结构，它能显著提高单层网壳结构的整体稳定性能，同时，纤细的索不会对主体网壳结构构成建筑上的不协调，保留了网壳本身的结构表现形式。这种结构的研究在国内尚不多见，因此，系统深入地研究该结构的力学性能具有重要的理论意义和工程实践意义。 本文在大量查阅国内外文献的基础上，对大跨度结构的发展历史进行了描述，并扼要地介绍了其目前的工程应用，接着描述了国内外研究现状，最后确定了论文的主要研究内容。 本文提出三种预应力单元的配置方式，形成了三种预应力网壳结构。对三种预应力网壳结构进行特征值屈曲分析、几何非线性稳定承载力分析和弹塑性稳定承载力分析，并与对应的单层网壳结构进行比较。进一步分析了初始几何缺陷的分布形式和大小、荷载不均匀分布对结构整体稳定性能的影响。 本文对三种预应力网壳结构进行静力性能参数分析，计算不同拉索截面积和索内预应力时的位移、内力和支座反力，并与单层网壳结构进行了比较，分析了各个参数对结构静力性能的影响程度。 本文对三种预应力网壳结构进行稳定性能参数分析，计算不同拉索截面积、索内初始预应力和撑杆布置时结构的弹塑性稳定承载力值，并与单层网壳结构进行了比较，分析了各个参数对结构稳定性能的影响程度。 论文最后对上述研究内容及结论进行了总结，提出了有待解决的其他关键问题。