索网结构是以索为受力构件,将索以一定方式排列形成曲面并悬挂于周边构件的结构体系。典型的单层曲面索网需要具备负高斯曲率才具有几何刚度,本文以主体结构依附有两处曲面异型索网的天津泰富科研办公楼为项目背景,针对形状奇异、空间扭曲、弹性边界等特点的索网开展研究。主要进行了索网选型分析、半刚性索网构件试验、柔性索网找形分析和整体动力时程分析。提出了劲性索网、半刚性索网和柔性索网三种方案,通过静力分析,对比三种方案支座反力、变形和自振特性。结果表明,柔性索网方案传递给边界的竖向作用力最小;半刚性索网方案传递给边界的水平向作用力最小;风荷载对三种方案的变形影响都很大,设计中应重点关注,柔性索网方案受风荷载影响最大;自振特性对比表明,劲性索网刚度最大,以竖向振动为主。针对半刚性索网方案基本构件单元弦支梁,为快速确定其找形、静力性能、张拉分析等设计问题,开展了四组模型试验和有限元模拟,研究基于功能原理和位移控制目标两种解析算法的适用性。将公式计算结果与试验和有限元分析结果进行对比,结果表明,本文计算公式得到的解析解与有限元分析和试验结果均吻合良好。采用解析计算公式和有限元参数化分析,结果表明,梁跨度越大,矢跨比和垂跨比在1/15和1/12之间,撑杆数量越多,公式计算精度越高。基于功能原理和位移控制目标两种解析算法公式可较好运用于工程实践。柔性索网需要进行找形找力才能形成结构,针对柔性索网方案采用力密度法开展找形工作,分析了不同力密度下索网的几何形态和受力性能,研究了找形后索网模型加入整体结构后,索网平衡态、成型态、负风压作用和不均匀雪荷载作用下的索网与边界的相互影响。结果表明,选取合适力密度时,找形后可形成具有负高斯曲率的单层索网,索网与弹性边界在各工况下相互影响较小。为明确索网与主体结构在地震作用下相互影响,对多遇地震和罕遇地震下包含索网的主体结构进行时程分析,分析了索网和索网边界在罕遇地震下结构响应,重点研究了索网和弹性边界的变形和内力。结果表明,结构满足“大震不倒”的抗震设防目标,索网受地震作用影响较小,与弹性边界相互影响较小。