山东博物馆新馆屋盖穹顶由外层拱（由空间扭曲箱形截面构件组成的四层拱结构）、内层网壳、中间撑杆和顶部的双向张弦梁组成。其中，外层拱为主要受力构件，其构件形式一一扭曲箱形构件受力极其复杂，国内外对此类结构研究较少，工程实例也不多。本文以山东博物馆新馆屋盖结构为研究对象，以有限元分析和试验研究为主要手段，对扭曲箱形构件进行了初步探讨。　　 首先，本文利用通用有限元软件ANSYS中的板壳单元模拟外层拱的扭曲箱形构件，建立了屋盖的整体有限元模型，并在此基础上对整体屋盖进行了静力、动力、非线性稳定性等方面的分析；得到了外层拱和内层网壳刚度对屋盖静力和动力性能的影响，以及整体屋盖的极限承载力和破坏模态。然后选取屋盖外层拱局部进行了静载和超载试验，得到了结构的应力位移及极限承载力。然后建立了局部有限元模型，在此基础上对局部模型进行力学性能的有限元分析并与试验结果进行对比；有限元结果与试验结果的对比结果比较接近，证明了本文有限元模型的正确性，证明了用ANSYS板壳单元分析此类薄壁扭曲箱形截面的可行性。最后讨论了纵向加劲肋、横隔板、壁板等对结构极限承载力和破坏模态的影响，得到了一些有价值的结论。　　 通过对山东博物馆新馆屋盖结构的试验研究与有限元分析，得到以下结论：　　 （1）通过动力分析得知，外拱刚度的变化很大程度上影响了结构的自振频率；通过非线性稳定分析得知，结构在9.41倍工况时破坏，其中第二层拱和第三层拱连接处塑性开展最大最明显。　　 （2）静载工况下所有测点均处于弹性阶段；超载工况下结构在4.4倍工况时破坏，说明结构具有较高的安全储备。　　 （3）静载工况下大部分测点的位移、应变片与应变花的试验结果与有限元结果比较接近。超载工况下有限元计算得出的极限承载力与破坏模态与试验接近。　　 （4）纵向加劲肋对结构的极限承载力和破坏模态影响很大，能显著降低板件的弯矩。若取消纵向加劲肋或降低纵向加劲肋和壁板厚度，到达极限承载力时下拱中下部将发生鼓曲，结构的破坏形态包括弹塑性整体失稳和局部失稳。