本文提出了一种双撑杆索穹顶结构，用一组对称相交的斜撑杆代替现有索穹顶的单根竖向撑杆，上弦脊索采用三角形网格布置，具有良好的抗侧刚度和稳定性，下弦斜索呈辐射状布置，斜索数量少便于张拉施工。针对这种新型的索穹顶结构，本文分别通过理论分析和试验研究，对该结构的预应力分布、优化设计、静动力性能和施工成形方法等方面进行了系统的研究，研究成果可用于指导双撑杆索穹顶结构的工程实践。　　首先回顾了索穹顶结构的发展历史、工程应用和研究现状，针对已有研究不足提出本文研究课题——双撑杆索穹顶结构。介绍了该结构体系的构造特点，并将其与传统索穹顶进行对比。然后针对双撑杆索穹顶结构的找力分析问题，根据节点平衡方程，推导出考虑结构自重时的预应力分布计算公式;结合平衡矩阵理论，分析了不同几何参数变化对该结构预应力分布的影响。比较了考虑结构自重和不考虑结构自重时索穹顶初始预应力的差异，并采用有限元迭代法验证了理论公式的准确性。　　针对双撑杆索穹顶结构的构件截面和预应力设计问题,提出了一种基于遗传算法的索穹顶优化设计方法，将索杆截面作为离散设计变量，以索穹顶结构的构件价格为目标函数。以Geiger型索穹顶、脊杆索穹顶和双撑杆索穹顶作为算例，得到了三种结构在不同荷载工况下满足承载能力和正常使用要求的最小构件价格;通过敏感性分析，研究了预应力水平对优化结果的影响。　　对双撑杆索穹顶结构的静力性能进行了全面的分析，得到了双撑杆索穹顶结构在全跨均布竖向荷载、半跨均布竖向荷载和水平均布荷载作用下，构件内力和位移的变化规律，并与Geiger型和Levy型索穹顶结构进行了对比。通过改变结构预应力水平、矢跨比、斜索角度、环向等分数和各类构件截面等参数，得到参数变化对结构受力性能的影响规律，并给出了各参数的取值建议。　　对双撑杆索穹顶结构的自振特性进行分析，探讨了各几何参数和受力状态对于结构自振特性的影响。运用显式动力积分法，分析了双撑杆索穹顶中局部单根构件失效后的剩余结构动力响应，以及结构平衡后的内力重分布和位形变化情况。通过考察松弛索的数量，以及节点变位程度判断结构是否失效。根据不同位置构件失效后结构响应的敏感程度，将双撑杆索穹顶中不同构件的安全等级进行划分。　　为了进一步研究双撑杆索穹顶结构的施工方法及其力学性能，验证前文理论分析的正确性，设计了一个直径6m环向8等分的双撑杆索穹顶结构试验模型，分别采用设置临时支撑空中装配和整体牵引提升的两种施工方法，完成了双撑杆索穹顶结构的张拉成形施工过程，并对构件内力和结构变形进行了监测。通过对试验模型进行满跨荷载和半跨荷载的加载测试，以及单根拉索失效的测试，考察了结构的静力性能，并与有限元分析结果进行了对比。　　针对双撑杆索穹顶结构在施工过程中的索长误差控制问题，计算了在采用定长索的方法进行施工时，双撑杆索穹顶结构中各索的初始内力对于索长误差的敏感性。在此基础上，采用可靠度理论和非线性规划方法，得到双撑杆索穹顶结构的索长误差控制限值，能够保证索穹顶在预应力态下的结构性能满足设计目标。通过蒙特卡洛法验证了本文所得索长误差限值的可靠性，并与现有规范进行了对比。