新型多面体空间刚架结构由澳大利亚ARUP公司工程师于2003年首创，并在2008年北京奥运三大工程之一的国家游泳中心“水立方”中得以应用。这是一种全新的结构，其受力性能的研究在国内外目前都是一片空白。本文系统地分析研究了这种新结构的几何构成、静动力特性及延性。 构成这种新型多面体空间刚架结构的基本单元来源于气泡物理学，它是对三维空间进行有效填充的多面体，其基本单元由6个十四面体和2个十二面体按一定方式组合而成。本文提出了这种基本单元——类Weaire-Phelan多面体单元，并通过图形解析和数学解析两种方法研究基本单元的几何构成，揭示了该类单元的重要特征——其基本形状仅由一个独立参数(即形状控制参数c)所控制，并进一步揭示了多面体空间刚架结构中c的合理范围以及c和结构总杆长及杆长种数的关系。这种新结构由基本多面体单元经组合、阵列、旋转、切割而生成，它有别于传统空间结构由单元体简单组合而成。因此，基本单元、旋转轴、旋转角度、切割面位置等都是影响整体结构几何构成的重要参数。通过对这些参数的分析比较，本文研究提出新型多面体空间刚架结构几何构成的优化原则，从而为建立各种高效合理、同时充分满足建筑效果的结构构成提供理论依据与可行方法。在此基础上，结合国家游泳中心“水立方”结构，具体说明了本文提出的优化原则与方法在实际工程中的应用与效果。 本文通过对这种新型多面体空间刚架结构中几何构成最简单的一种——平板型多面体刚架结构的研究来揭示这种新结构的受力性能。研究表明这种结构杆件间为铰接时几何可变，因此杆件之间必须刚接才能承受外荷载，其杆件承受轴力、双向弯矩、双向剪力和扭矩的共同作用，其中双向剪力和扭矩很小可以忽略。 本文分析研究了平板型多面体刚架结构的静力性能，通过与普通平板网架比较得到这种新结构杆件内力的分布规律。本文还讨论了跨度和边界条件对这种新结构的用钢量、刚度以及杆件内力的影响。 本文还分析研究了平板型多面体刚架结构的动力性能，通过与普通平板网架的比较，得到这种新结构比普通平板网架要柔，其在地震作用下的动力响应也较后者要小。同时还讨论了边界条件对这种新结构自振特性的影响。 本文提出了延性的概念及其在结构设计中的重要性，以及表征结构延性的三个重要指标。结合通用程序SAP2000给出了钢杆件进入塑性后的本构关系以及性能点参数。采用静力弹塑性分析，得到了平板型多面体刚架结构和普通平板网架在地震作用下的延性指标，通过两者的比较揭示了这种新结构最大的优点—具有良好的延性。还给出了唯一应用这种新结构的实际工程国家游泳中心“水立方”的静力弹塑性(pushover)分析作为这种新结构延性分析研究的一个算例。 最后，本文对所有开展的研究工作进行总结，得出一些有参考价值的结论，并指出了需要继续研究的领域和方向，以便能让这种全新的结构具有顽强的生命力，得到广泛的接受和应用。【关键词』多面体空间刚架;类Weaire一Phelan多面体;图形解析;数学解析;形状控制参数c;优化原则;静力性能;动力性能;延性;仑