抗非比例倒塌能力是预应力空间结构在实际应用中须要考虑的重要方面。本文着眼于提高抗非比例倒塌能力，提出了一种预应力空间结构方案，命名为环形交叉索桁结构。本论文致力于采用数值模拟和试验研究等方法验证环形交叉索桁结构的合理性，并深入研究了环形交叉索桁结构的参数化几何建模、找形分析与节点设计、施工方法，结构静力性能、抗非比例倒塌性能以及考虑覆膜效应的结构静力性能和抗非比例倒塌性能等内容。提出了环形交叉索桁结构的参数化建模方法、找形分析方法、节点设计方法、施工成形方法以及整体张拉阶段的模拟方法，验证了环形交叉索桁结构静力性能的合理性、施工成形方法的可行性、抗非比例倒塌性能的优越性以及与张拉膜结构相结合的可能性，揭示了覆膜效应对环形交叉索桁结构静力性能和抗非比例倒塌性能的影响。　　(1)几何模型公式及参数化建模　　本文推导了自应力状态下的几何模型节点坐标通项公式。基于节点坐标通项公式，确定了控制目标几何模型的独立变量。然后，采用数学表达式明确了几何模型中节点和单元的位置关系法则。最后，采用FORTRAN编写程序实现环形交叉索桁结构的参数化几何建模。　　(2)找形分析与节点设计　　本文基于一个直径为17.15米的试验模型的找形分析和节点设计，阐述了环形交叉索桁结构的找形分析方法和节点设计方法。本文通过一个四步流程对试验模型进行找形分析，并采用数值模拟验证了找形结果的合理性。本文提出了环形交叉索桁结构的索杆节点和索梁节点设计方法，描述了节点的功能和设计尺寸，并采用数值模拟检验了索梁节点在试验过程中的承载力。此外，本文还探讨了试验模型的自重。　　(3)施工方法及其数值模拟与试验验证　　本文针对环形交叉索桁结构独特的几何构型，提出了一种三阶段施工方法，并制作了手工模型初步描述了该施工方法。本文进一步通过模型试验详细验证了该施工方法的合理性。本文提出了一种逆向-正向模拟方法用于模拟该三阶段施工方法中的整体张拉提升阶段。该逆向-正向模拟方法采用基于中心差分法的动力分析实现了结构边界节点的移动。　　(4)静力性能的数值分析与试验研究　　本文基于模型试验中对称分布荷载下的结果探讨了环形交叉索桁结构的结构刚度和变形规律。基于两种非对称分布荷载下的试验结果分析了结构在非对称分布荷载下的力学性能。本文基于一个250米跨的有限元模型探讨了环形交叉索桁结构应用于大跨度结构的可行性。此外，本文还探讨了250米跨模型的自重。　　(5)抗连续倒塌性能的数值模拟与试验验证　　本文基于试验模型、与试验模型一致的有限元模型以及一个较大跨度的有限元模型（136米），分析验证了环形交叉索桁结构的抗非比例倒塌能力。基于模型试验，分析了三种断索方案中的试验结果。本文采用了构件瞬时移除法实现结构构件的破断的模拟。基于数值模拟结果，分析了另外七种拉索破断情况。此外，本文采用更大跨度的有限元模型（136米）分析了一个索杆节点破坏的结构响应。　　(6)覆膜效应对结构性能的影响分析　　本文采用EASY软件建立环形交叉索桁结构与张拉膜结构结合后的整体有限元模型，验证采用张拉膜结构覆盖环形交叉索桁结构的可行性。然后，论文分析了覆膜效应对结构的静力性能和抗非比例倒塌能力的影响。