空腹钢桁架与普通桁架相比取消了斜腹杆,因此结构更为简洁,造型更为美观,得到了众多的建筑师的青睐,并且在一些中小跨度的公共建筑中广泛应用。空腹钢桁架的力学性能与普通桁架有显著不同,因此其设计方法也应有别于普通桁架,但目前国内外对于空腹钢桁架的研究工作开展较少,有关文献也较为少见,更没有明确的针对此类结构的设计验算规范。本文采用数值方法较系统地研究了空腹钢桁架的静力性能,探讨了平面空腹钢桁架的设计方法,具体工作如下：首先,分析了空腹钢桁架的结构特点,总结了空腹钢桁架以及相关结构国内外研究状况和研究成果,为探讨空腹钢桁架的研究和设计方法提供依据。其次,系统总结了空腹钢桁架稳定分析相关理论,建立空腹钢桁架的有限元模型,推导了相关单元的有限元列式。利用特征值屈曲分析法以及非线性屈曲分析法对鱼腹式平面空腹钢桁架的静力性能进行研究,通过对全跨荷载和半跨荷载下结构变形、内力等变化规律的分析,明晰结构的破坏机理和失稳模态。进而通过变参数分析,明确了结构矢跨比、垂跨比、腹杆数量、构件截面等参数对结构力学性能的影响,得到相应参数的影响规律,并在此基础上提出一些有利于改善结构静力性能的设计建议。再次,利用特征值屈曲分析法以及非线性屈曲分析法对辐射式空间空腹钢桁架的静力性能进行研究,通过对全跨荷载和半跨荷载下结构变形、内力等变化规律的分析,明晰空间空腹钢桁架结构的破坏机理和失稳模态。进而通过变参数分析,明确了结构矢跨比、垂跨比、高跨比、腹杆数量、辐射桁架数量等参数对结构力学性能的影响,得到相应参数的影响规律,并在此基础上提出一些有利于改善结构静力性能的设计建议。最后,通过对上述非线性分析结果的分析,探讨鱼腹式平面空腹钢桁架基于线性分析的设计方法,明确在一般设计荷载作用下,鱼腹桁架的强度和刚度计算可直接采用线性分析法,鱼腹桁架上弦稳定承载力验算与普通桁架有很大差别。在利用正交试验,分析影响上弦稳定承载力因素的基础上,基于线性屈曲分析,采用逆推法,建立了上弦计算长度系数公式,供验算上弦稳定承载力使用,最后通过一具体的工程试设计验证了设计方法的可行性。