本文运用非线性有限元计算方法,对张弦桁架结构设计与施工中的若干问题——张弦桁架结构的静力性能、动力特性、平面外稳定性、张拉控制方法与工艺等进行了研究,获得了一些有价值的结论.对预应力张弦桁架结构的非线性分析方法进行了讨论,根据虚功方程推导了非线性有限元基本方程,在此基础上推导了混合梁元、杆元和索元的考虑几何非线性的有限元公式.通过大量张弦桁架计算模型的分析,探讨了各主要设计参数对张弦桁架结构静力性能的影响,获得了一些有价值的结论,根据研究结果,首次提出了较为具体的设计建议.本文研究表明,下弦索的平面外振动和整个结构的平面内竖向振动是张弦桁架自振特性的主要方面.侧向倾覆为单榀张弦桁架结构最薄弱的环节,因此其纵向联结构件必不可少.文中探讨了各设计参数对结构自振频率和地震反应的影响.通过静力模拟和吊装阶段的动力分析,对张弦桁架结构平面外稳定性进行了系统的研究,其中吊装阶段的动力分析由笔者首次进行.与拉索轴向刚度相比,增加索力更能够大大提高结构抵抗平面外变形的能力.本文以哈尔滨会展体育中心为工程背景,对张弦桁架的预应力张拉控制进行了较为系统的研究.提出了一种新的预应力张拉的模拟方法——模拟千斤顶法;推导了整体模型下预应力张拉量的反演分析计算公式,提出了单榀模型下的张拉控制方法,通过算例分析验证了其正确性.本文建议应优先采用胎架一步张拉法进行张弦桁架预应力张拉.文中通过简化计算模型,推导了胎架摩擦力与各张拉控制指标的关系公式,提出了胎架张拉的两种控制方法,并在哈会展中心施工中采用了本文作者建议的定量索力下跨中位移法进行张拉控制.在研究了吊点跨度变化对吊装影响的基础上,提出了张弦桁架空中张拉的两种控制方法,并且,所提出的以相对伸长量控制法作为空中张拉的控制方法,首次应用在大型公共建筑工程施工中,同时验证了该法的正确性.