索穹顶结构是一种结构效率极高的新型张拉整体结构，该结构充分利用了钢索的抗拉强度，再加上新颖的造型、经济的造价、巧妙的构思，一经问世便在国内外引起了广泛关注，国内外大量的工程实践彰显了其强大的生命力和广阔的应用前景。本文从新型优化设计方法、新型节点设计方面对该结构体系进行了深入的研究，旨在推动这种优秀性能的结构在国内得到应用和发展，主要工作包括：　　 1）传统的索穹顶结构优化设计中，优化设计和形态分析设计并不互为考虑，本文提出一种将形态分析和优化设计结合起来的优化设计新思想，考虑结构形态分析时预期荷载对结构几何形态的影响，能够保证优化设计结果满足结构优化和形态的双重要求。　　 （1）首先，由于目前形态分析中，结构自重、屋面荷载、吊挂荷载等预期荷载对结构找力分析影响几乎不被考虑，本文通过计算指出考虑这些预期荷载的必要性，并给出索穹项结构理想初始态以及考虑预期荷载作用初始态的预应力分布计算方法，为新型优化设计方法奠定基础。此外，根据动力松弛法原理进行索穹项结构找形分析。　　 （2）然后，给出索穹顶结构新型优化设计具体方法，通过算例演示新型设计方法的合理运用，所得优化分析结果为索穹顶结构中初始预应力水平、构件截面的设计提供了多种合理的选择方案。另外，对承受多种荷载工况作用的索穹顶结构优化设计方法也进行探讨，通过两种荷载工况作用下的某Geiger型索穹顶结构算例分析，得出一些有益结论。　　 2）为保证节点能够适应实际工程中各构件在施工过程中平面内外的转动需要，并确保节点构造能满足结构计算模型中空间铰接的假定，本文针对工程中常用的Geiger和Levy型索穹顶结构，提出两套新型铸钢节点设计方案。给出新型节点各部件的设计方法，对节点进受力机理分析，并给出新型节点的设计步骤，为节点合理设计提供依据。　　 3）通过对索穹顶结构新型优化设计方法及新型节点设计的研究，对实际工程中索穹顶结构的设计流程、形态分析、优化方案的最终确定、节点设计等给出一些设计建议。　　 4）最后，对上述研究成果进行总结，并指出了索穹顶结构以后待解决的其他若干关键问题。