作为一种由杆件和绳索构成的奇特而又富有魅力的结构形式,张拉整体结构以其轻质、可控、易变形等特性,近些年来引起了学术界和工程界的广泛兴趣。然而此类结构的独特性质也使得其在应用中涉及到大量的复杂力学行为,如结构中包含大量柔性绳索,使结构刚度可以显著低于传统的空间结构,呈现出非常强的几何非线性效应;绳索只能承受拉力,几乎无法承受压力,呈现出典型的本构非光滑现象;结构中可能存在大量的滑动绳索摩擦、绳索松弛、杆件碰撞等复杂动力现象,给系统的力学响应分析带来严重挑战。目前关于张拉整体结构的研究通常侧重于形态学方面,而关于此类结构的动力学响应,特别是结构中与非线性非光滑相关性质的研究较少。开展相关的研究对深化张拉整体结构的理论研究以及进一步拓展此类结构的多学科应用十分重要。本文以张拉整体结构动力响应分析为主线,具体围绕着结构中普通绳索、滑动绳索和杆件碰撞等涉及到复杂动力现象的建模分析和数值求解问题展开,旨在对此类结构中所涉及到的学科共性与难点问题进行探究。主要研究内容如下:第一,建立了适用于一般张拉整体结构分析的多体动力学模型。将基于绝对坐标的多刚体动力学的建模策略应用于结构的分析。将杆件模拟为刚体,普通绳索模拟为弹簧阻尼作动器(SDA)。为了对此类系统进行高效的隐式动力学和静平衡分析,推导了一般多体专著中不曾关注的SDA对应的附加切线刚度矩阵和阻尼矩阵。通过数值算例验证了附加矩阵在分析中的重要作用。借鉴“动力松弛”的思想,提出了一种将SDA和多体动力学策略相结合的张拉整体结构的找形方法。通过和经典的张拉整体形态的对比表明了此方法的可行性和正确性。第二,针对clustered类型张拉整体结构中的滑动绳索的动力响应分析,提出了一种基于绝对坐标多体系统建模方式的无摩擦滑动绳索单元。首先推导了其所对应的广义力向量,以及相关的附加刚度矩阵和阻尼矩阵,接着将此单元推广到基于浮动坐标的多柔性多体动力学分析中。此单元既可以视为对多体系统中的经典力元SDA的直接推广,亦可视为对传统基于有限元格式的滑动绳索单元的拓展。最后,利用此单元结合多体动力学策略,对clustered张拉整体结构的静、动力展开行为进行了研究。第三,针对传统基于节点坐标描述的考虑节点摩擦效应的滑动绳索单元,提出了一种基于线性互补策略的分析方法。该方法在每一时间/迭代步的分析中将各接触点滑动距离的计算归结为一个线性互补问题(LCP)。相比于传统的预估矫正策略,不仅稳定性好,且数学形式优美,程序实现简单,十分便于工程应用。利用线性互补理论证明了在指定位移约束下,接触点滑动距离的唯一性。多个数值算例展示了接触点运动状态的多样性,揭示了接触点摩擦效应导致的复杂非线性非光滑的力学响应。第四,基于参变量变分原理思想,发展了一套适用于含大面积松弛绳索的一般张拉整体结构力学响应分析的线性互补框架。该框架涵盖了结构力学分析中常见的大、小位移和静、动力等组合情况。从单元级别出发,导出其所满足的互补条件,将非光滑本构关系转换成统一含参变量的形式。采用基于节点坐标的建模策略形成的平衡方程和前述互补条件将控制方程最终转换为LCP的求解。数值算例表明了所提策略在含大面积松弛绳索的结构力学响应分析中的稳定性和正确性。最后,针对一般类型以及clustered类型张拉整体结构中杆件碰撞现象,基于绝对坐标建模方法和连续接触力策略发展了一套适用于张拉整体结构中的粗杆碰撞分析的动力学模型。将结构中的杆件视为理想圆柱刚体,首先建立了三维空间中的杆件碰撞条件。接着采用Lankarani-Nikravesh法向碰撞力模型和修改的Coulomb切向摩擦力模型,建立了连续接触力模型,并推导了相关的广义力向量和相关的切线刚度和阻尼矩阵。通过典型数值算例展示了杆件碰撞对结构整体力学响应的影响。