近年来,大直径筒仓在工业建筑中得到大量的应用。但是,筒仓中的空间桁架尚缺乏理论分析。本文提出新型旋转盘扣式空间桁架结构,通过对桁架及其杆件的试验研究和有限元分析,系统研究桁架的受力特点和性能参数影响规律,分析了桁架的承载能力、变形性能和杆件应力等,为其应用提供依据。基于有限元分析,建立了空间桁架受力的有限元模型,分别对多尺度参数的桁架的承载能力和变形等受力性能进行分析,解明旋转盘扣式空间桁架的极限承载力,桁架高度、弦杆长度等参数对承载力的影响规律,确定最优桁架杆件组合。通过新型结构杆件及连接节点的基本力学性能试验,确定杆件及节点在不同受力条件下的破坏特征及受力变形规律。在此基础上,进行了21米直径旋转盘扣式桁架的试验,分析桁架的受力性能,验证有限元分析结果及桁架结构的适用性。研究表明,桁架受力和变形规律的试验结果与有限元分析结果基本一致,桁架具有良好的承载能力和整体变形性能。通过对大直径桁架研究,确定了桁架在筒仓内的最优悬吊形式,并对其杆件和悬吊失效的安全性进行分析。结果表明,在局部杆件或悬吊失效的情况下,桁架不会破坏,具有较高的安全储备。基于大直径旋转盘扣式桁架的极限承载力和破坏模式,对局部加强型空间桁架进行分析,结果表明:中心3×3双层桁架为最合理的局部加强方案,在第二阶段的最大挠度相比未加强桁架的挠度降低了28%,第三阶段的最大挠度降低了33%,有效提高了桁架的刚度。桁架底面内圈拉索锚固处设置体外预应力索对预应力旋转盘扣式桁架的受力性能的分析结果表明,桁架挠度最大降低约为41%,杆件最大应力降低约为54%,体外预应力可以显著降低桁架的挠度和杆件应力。