三向张弦梁结构是新广州站工程采用的一种新型张弦梁结构。该结构将拉索网壳和单向张弦梁两种结构联系在一起，提高了结构的整体刚度和稳定性，改善了结构的工作性能，并为下部建筑提供了更广阔的空间。 与一般的单向张弦梁结构不同，三向张弦梁结构的空间作用非常明显，属于空间张弦梁范畴，因此有必要对三向张弦梁结构的力学性能进行深入的分析和探讨。 本文通过分析对比，截取三向张弦梁结构的计算模型。运用通用有限元软件ANSYS对结构的力学性能进行了非线性分析，考虑了多个关键参数对结构刚度、极限承载力以及屈服机制和失效机制的影响，并给出了一些有价值的建议。通过对随机缺陷模态法的改进，使其更适用于网壳与张弦梁混合结构的缺陷稳定性分析。分别采用改进的随机缺陷模态法和一致缺陷模态法对三向张弦梁结构的缺陷稳定性进行了研究。对三向张弦梁结构设计中矢高和垂度的合理取值进行了讨论，给出了矢高和垂度的合理取值建议；对三向张弦梁结构的撑杆布置方式进行了探讨，得出了一些对工程设计有用的结论。 通过对三向张弦梁结构的力学性能分析及缺陷稳定性研究，得到以下结论： （1）影响三向张弦梁结构的刚度和极限承载力的主要因素有：拱脚连接方式、上弦杆件截面惯性矩及抵抗矩、下弦拉索截面积等。三向张弦梁靠近主入口一侧的拱脚宜采用铰接的连接方式；适当增大上弦拱的截面惯性矩可以提高结构的刚度，增大截面抵抗矩可以提高结构的极限承载力；适当增大下弦拉索的截面积可以有效地提高结构的刚度，减小拱身的轴向应力和弯曲应力。 （2）改进后的随机缺陷模态法更适用于网壳和拱梁混合结构形式的缺陷稳定性分析。缺陷越大，结构对缺陷越敏感，极限承载力受缺陷的影响越大；与理想结构破坏模式最接近的特征值屈曲模态为最不利的特征值屈曲模态，按此模态施加初始缺陷后的结构承载力最低；对于杆件较多、布置繁杂的复杂结构模型，采用一致缺陷模态法进行分析可以大大减小工作量又不损失精度，不失为一种实用、可行的方法。 （3）矢高和垂度是三向张弦梁结构设计中极为重要的设计参数。适当增大上弦矢高和下弦垂度可以有效地提高结构的刚度，减小结构的挠度，降低拱身的轴向应力和弯曲应力，并且使结构的用钢量得到有效的控制。通过本文分析，得到三向张弦梁结构的最佳矢跨比为0．13～0．14，最佳垂跨比为0．047～0．054，下弦垂度和上弦矢高的经济比值为0．22～0．23。