目前大型不规则复杂建筑已经成为发展最迅速、最活跃、最具特色的建筑类型之一。但是由于常规设计未考虑结构的施工荷载以及结构成型过程中位移与应力的变化规律,这必将影响结构最终的成型状态,更有甚者将影响到结构施工的安全,因此迫切需要在大型不规则复杂结构中引入施工过程分析,计算结构在施工过程中的力学行为,实现结构设计状态,具有重要的理论意义和实际价值。本文首先从施工模拟分析过程中的关键问题进行研究,通过四种不同状态的分析得到适合于复杂结构模拟方法、施工模拟阶段的划分、施工阶段顺序的合理安排对结构在施工阶段状态的影响和一次与多阶段成型及收缩徐变对三种不同结构的影响规律,接着通过结合大型不规则复杂结构-长沙音乐厅,选用MIDAS/GEN有限元分析软件对结构进行了有限元建模,考虑施工方案、施工顺序、收缩徐变等因素,对结构进行施工全过程模拟分析,得到其最佳施工方案、大悬挑钢梁的施工预调值、多阶段成型与一次成型的力学行为差异规律及折线型钢箱柱在施工过程中应力和位移的变化规律和特性,找出了的关键控制点和控制阶段,并对施工过程中的影响因素,如收缩徐变、工期拖延、自重及施工荷载、刚度等的变化,进行了敏感性分析。最后提出了一种适合复杂结构的监测系统-测量机器人与GPS RTK技术相结合的监测系统,展开了其测量点位精度的理论研究和系统试验分析,然后运用该系统对音乐厅施工全过程进行了监测,并与施工模拟结果进行了对比,两者吻合较好。本文研究的成果为国内复杂结构施工提供了经验积累,对进一步研究大型复杂工程施工具有重要意义。