本文以实际工程——深圳会展中心刚架结构为背景，对预应力张弦刚架进行几何非线性的有限元分析，讨论了结构形式(撑杆数目、高跨比、垂跨比、布索范围等)和预应力取值等因素对刚架性能的影响，并对施工过程中的实际刚架进行基于光纤光栅传感技术的实时健康监测。主要研究内容：通过对单榀的实腹式预应力张弦门式刚架进行结构分析，依据线性理论寻求该结构的简化计算模型，利用虚功原理来分析结构的内力和位移；并且从结构分枝稳定概念出发，把结构的稳定问题转化为求解特征值和特征向量的问题，对刚架结构的整体稳定问题进行研究。对结构进行基于大位移、小应变条件下几何非线性分析理论的有限元法静力分析。通过简要介绍几何非线性理论及预应力张弦刚架有限元公式，提出求解预应力张弦刚架的有限元法，并通过大型通用有限元软件ANSYS来实现刚架的几何非线性分析。对非对称式大跨度预应力张弦刚架进行有限元分析，重点讨论结构形式(撑杆数目、高跨比、垂跨比、布索范围等)和预应力取值对结构受力性能及稳定性能的影响。以深圳会展中心的预应力张弦刚架为研究对象，通过修改模型来讨论这些因素的变化对刚架性能的影响。最后基于本文提出的有限元法，对深圳会展中心刚架的施工进行模拟，并和监测数据进行对比分析：主要是对张拉施工、胎架释放及工程竣工3个状态下的刚架进行有限元计算，并与对应的监测结果进行比较分析。