广泛应用于体育场、飞机场、料场等场所的双层柱面网壳结构,因空间性、安全性等方面优异的特点被广受关注,是一种具有广阔发展前景的空间结构形式。本文拟通过对包含下部边缘约束条件的料场封闭柱面网壳结构的体系及设计优化进行研究,该研究将丰富和完善现有柱面网壳结构的设计和优化方法,为实际工程设计提供参考。本文通过研究支座位置及约束形式、网壳抽空、网格结构体系三种优化方案对封闭料场柱面网壳结构的力学性能、经济性能影响,主要做了以下四方面工作:(1)通过利用钢结构空间结构设计软件3D3S,建立多种支座间隔布置方案,根据结构性能分析,结合已建成网壳结构支座间隔距离,为后续研究确定基本模型。研究表明,双层柱面网壳结构的长度方向、跨度山墙方向支座间隔2网格布置,其支座数量、支座反力减少明显。(2)在现有水平滑动支座的基础上提出了新型竖向滑动支座,以释放多个支座不同方向约束、改变支座位置作为优化变量,在结构用钢量及节点位移相近的情况下对结构进行优化分析,得到最优的支座位置及约束形式。研究结果表明,沿长度方向近山墙端从第二至第三网格开始设置竖向滑动支座,其X方向、Y方向、Z方向压力较未进行支座优化模型的最大支反力可减小约30%,Z方向拉力可减小60%左右。(3)在现有的网壳抽空形式的基础上进一步研究适合柱面网壳结构的优化抽空形式,以多方向连续抽空网格数量为优化变量,分析结构力学性能、经济性能。通过对比发现,柱面网壳结构沿跨度方向连续抽空四角锥锥棱和下弦杆仅保留少数间隔四角锥的方案减小用钢量效果较明显,并以此抽空方案为基础,结合优化支座位置及约束形式,在模型沿长度方向近山墙端从第二至第三网格开始设置竖向滑动支座,可有效减小支座反力及结构用钢量。(4)在现有双檩网格结构体系和无檩网格结构体系的基础上提出了将跨度方向的上弦杆由圆管替换为矩形管的单檩螺栓球节点网格结构体系,并通过双檩、单檩网格结构体系对比,在节点位移相近的的情况下确定对结构性能进行分析。通过优化分析得知,新型单檩网格结构体系较双檩网格结构体系,其网格结构总用钢量及最大支反力可减小5%~10%左右。