叉筒结构是一种由若干柱面网壳相贯得到的空间结构,圆柱面相交的脊线或谷线以及特殊的边界条件等使叉筒网壳具有独特的传力路径和结构性能。但是,叉筒网壳的谷线是结构力流汇集处,容易出现应力集中,限制了叉筒结构的应用与发展。拉索预应力技术在空间网格结构的运用近几年在国内迅速发展,将预应力技术引入空间网格结构,能够使网壳多数杆件卸载,改善结构的受力状态,可多次利用杆件材料的强度幅值。将拉索预应力技术与叉筒结构有机的结合,能实现改善叉筒结构力学性能,扩大适用范围,提高结构经济性的诸多目的。为此,本文综合近几十年拉索预应力技术在平面拱、空间刚架、柱面网壳、球面网壳的理论研究与工程实例,结合叉筒网壳结构的受力特性,提出适用于叉筒网壳结构的多种预应力拉索布索方案,经过系统的性能分析对比选出效果最佳的布索方案,并深入系统地研究此方案下拉索预应力单层叉筒网壳的非线性静力与稳定性能,同时研究了支座位移与支座刚度对结构稳定性能的影响。本文主要做了以下几方面的工作:本文首先针对单层谷线式叉筒网壳提出了三种布索方案,对比分析了三种布索方案下叉筒结构的静力与稳定性能,并对支座约束条件的选择进行了研究,最终提出效果较佳的布索方案与支座约束形式,并对整体结构进行系统地研究。研究了较优布索方案下拉索预应力叉筒结构的力学特性,然后从大规模的参数分析着手,并结合未布索结构相关影响参数的变化进行对比,分析了最佳布索方案下的拉索预应力单层叉筒网壳的静力性能,并得出规律性结论。对布索与未布索的单层叉筒网壳结构的非线性屈曲模态进行了分析,然后通过大规模参数分析,研究了拉索预应力单层叉筒网壳的几何非线性稳定极限承载力,并在此基础上进一步研究了荷载不均匀分布和初始缺陷对结构整体稳定性能的影响,最后在考虑几何非线性的基础上,增加材料非线性的影响因素,分析拉索预应力单层叉筒网壳在双重非线性下结构的稳定性能,并基于分析结果与概率统计方法提出拉索预应力单层叉筒网壳的塑性折减系数,为实际工程提供参考。研究支座位移与支座刚度的改变对拉索预应力单层叉筒网壳结构的稳定性能的影响,考虑不同支座位移方向、支座位移点、支座水平刚度大小等因素的影响下对结构的极限承载力与荷载位移曲线进行分析,并提出工程参考意见。