单层平面索网支承式玻璃幕墙结构，是近年来在国内外应用较为广泛的一种新型幕墙结构，具有建筑造型美观、构件轻巧纤细、视觉通透性好等优点，因而特别适用于大型公共建筑中。与传统的单层曲面索网结构相比，单层平面索网幕墙结构大多不具有负高斯曲面形式，因而结构在平面外方向的刚度偏柔，表现出较明显的几何非线性特征。此特点决定了在进行单层平面索网幕墙结构设计时，不能简单套用已有的基于线性理论的幕墙结构设计方法，而必须对这些方法的适用性做重新校核。从国内外已开展的研究来看，这种有针对性的研究尚少，从而在一定程度上导致了工程设计人员在进行此类结构设计时的盲目性，制约了这种新型结构体系的进一步发展。　　鉴于以上现状，本文在深入分析索结构的基本力学性能的基础上，综合采用理论推导、实验观测和有限元数值模拟等方法，对单层平面索网幕墙结构设计中的若干关键理论问题进行了探讨。所涉及的内容包括：几何非线性问题及其对结构动力响应特性的影响，索支承结构与玻璃面板的协同工作问题，结构抗风设计方法和抗震设计方法等。　　论文首先采用解析方法推导了索结构的静力平衡方程，对结构的弹性刚度、初应力刚度和非线性刚度等物理概念给出了明确定义；在此基础上探讨了索结构的几何非线性程度与各种结构参数间的关系。采用连续化方法分别建立了单层平面索网结构在地震荷载和脉动风荷载作用下的非线性振动方程，采用谐波平衡法求解振动方程，得到非线性振动频率的解析表达式，给出了索结构振动过程中频率和振幅之间的变化关系。这些工作为后文系统提出结构的抗风抗震设计方法奠定了理论基础。　　分析了玻璃与索之间可能存在的几种协同工作方式，据此建立了玻璃与索协同工作的数值模型，并通过与试验结果的对比，证明了该模型的精确性。借助该数值模型，采用参数分析的方法，探讨了索初始预张力﹑索直径﹑索网格划分﹑玻璃厚度﹑荷载大小等因素对玻璃与索协同工作性能的影响；指出单块玻璃的抗弯效应和玻璃面整体的薄膜拉力效应是导致玻璃与索协同工作的根本原因。　　对一尺寸为2.95m×2.95m的单层平面索网玻璃幕墙模型进行了系统的静力、自振特性和地震模拟振动台试验研究。为保证实验结果的准确性，在实验之前，对模型相似比、相关测量仪器和总体实验方案等问题均进行了详细探讨。通过对试验结果的分析，并和有关理论计算值对比，证明实验达到预期效果。即通过该实验，不仅验证了前面对单层平面索网幕墙结构基本力学性能研究所得到的结论，而且为下文提出有针对性的抗风、抗震工程设计方法做了铺垫。　　采用非线性时程方法对若干具有不同结构参数的单层平面索网幕墙结构进行了风激动力响应分析，探讨了结构的风振响应规律，指出在多数情况下，单层平面索网结构振动以第一阶模态为主；在此基础上，根据上文得到的单层平面索网在脉动风作用下的非线性振动方程和非线性频率解析公式，采用非线性随机振动理论推导了单层平面索网幕墙结构的风振响应计算公式；通过对该计算公式中有关参数的探讨，并借鉴现行规范的表达方式，提出了一套适用于单层平面索网幕墙结构抗风设计的实用方法，并对该方法的适用性进行了讨论。　　根据上文得到的地震荷载作用下单层平面索网结构的非线性振动方程和非线性频率，构建了单层索网幕墙结构的非线性弹性单自由计算模型；通过计算该模型在四类场地最不利地震动作用下的结构非线性响应，得到了单层索网幕墙结构的非线性反应谱；以此为基础，采用振型分解反应谱法进行了不同参数的单层索网幕墙结构地震响应分析，给出了结构主导振型的判断标准；通过与地震模拟振动台试验结果的对比，证明了本文方法的准确性；最后，根据单层索网幕墙结构自身材料的特点提出了适用该类结构的抗震设计原则。