网格筒结构是一种在多高层建筑、电视塔和塔桅结构中被广泛采用的结构型式,并可按照梁柱的布置型式进一步细分为横梁竖柱的正交网格筒结构以及斜柱双向交叉布置的斜交网格筒结构;或按照几何形状划分为矩形平面、柱面和双曲面网格筒结构。当网格筒结构被应用于超高层建筑中,由于建筑使用功能的要求可能存在多层楼板抽空的情形;或者当网格筒结构应用于电视塔、冷却塔和其他塔桅结构中,也常常全高度不设置任何面外支撑。因而在竖向和水平荷载作用下,网格筒结构极易发生面外群柱失稳。本文针对梁柱正交布置的柱面网格筒和双曲面斜交网格筒,结合理论推导、有限元数值方法和试验方法,研究了柱面网格筒和双曲面斜交网格筒的弹性和弹塑性稳定性能,并提出了相应的设计方法。首先基于大量数值分析,明确了受压柱面网格筒在常用工程范围内可能出现的两种弹性屈曲模态——整体弯曲屈曲和环向多波屈曲。采用能量法推导得到了三层柱面网格筒分别发生上述两种屈曲模态的弹性屈曲荷载,并在此基础上,采用数值方法拟合得到了多层柱面网格筒的弹性屈曲荷载。参照轴心受压柱稳定承载力设计方法,定义了柱面网格筒受压正则化长细比,并结合弹塑性有限元分析结果,给出了受压柱面网格筒的稳定曲线和环梁强度设计方法。其次,采用有限元数值方法研究了柱面网格筒的受弯和压弯稳定性能。建立了柱面网格筒受弯稳定系数与受压正则化长细比之间的关系,用于指导受弯柱面网格筒的稳定设计;并指出柱面网格筒的N-M相关曲线近似为直线,因而可以采用简单的线性两项式对压弯柱面网格筒进行稳定设计。然后,采用有限元数值方法对双曲面斜交网格筒的受压稳定性能进行了探讨,重点研究了顶部和中部环梁对其稳定承载力的影响。给出了顶部环梁的弹性和弹塑性临界刚度,并指出中部环梁应密集布置,可以显著提升双曲面斜交网格筒的受压稳定性能。最后,结合中国动漫博物馆工程对双曲面斜交网格筒的受压稳定性能进行了试验研究,明确了双曲面斜交网格筒的失稳破坏模式为门洞1两侧区域的片状面外群柱失稳。进而采用经试验验证的有限元模型,对初始缺陷、主次斜柱刚度比、顶部环梁刚度和门框刚度对双曲面斜交网格筒稳定性能的影响进行了探讨。