网壳是以杆件为基础、按一定规律组成网格,按壳体结构布置的空间构架。它兼具杆系和壳体的特点,受力合理,覆盖跨度大,且能提供各种优美的造型,是一种颇受关注,有广泛发展前景的空间结构。然而大量实践证明,传统设计方法虽能保证结构的安全性和耐久性,但整个结构的材料力学性能并不能得到充分发挥,整体造价偏高,因此对网壳结构进行优化设计是非常必要的。论文研究的主要内容有：1、在有限元软件ANSYS平台上,利用其自带的APDL语言对六种典型双层球面网壳结构进行参数化建模、结构静力分析。用户仅需输入矢高(F)、跨度(S)、环向重复区域份数(Kn)、径向节点圈数(Nx)、双层厚度(T)这些宏观几何控制参数即可生成所需模型,为后面的结构分析和优化设计奠定了基础。2、根据双层球面网壳特点,提出以网壳杆件截面尺寸(A)、节点体积(V)、环向重复区域份数(Kn)、径向节点圈数(Nx)、双层厚度(T)为设计变量的形状优化两级算法。参照相关规范,以双层球面网壳用钢总重量最轻为目标函数,以强度、刚度、几何尺寸以及杆件的稳定性等为约束条件,建立了双层球面网壳形状优化设计的数学模型。根据本文所提出的形状优化两级算法,在FORTRAN环境下编制形状优化程序,该程序可以驱动有限元软件ANSYS后台进行结构的静力分析,实现了结构分析与形状优化之间的相互调用,为现实工程的静力分析计算及形状优化设计提供了方便。3、选取小跨度(30m、40m、50m)、中跨度(60m、70m、80m)、大跨度(90m、100m、110m、120m),矢跨比1/7、1/6、1/5、1/4、1/3,厚度lm,共计300个形状优化算例。分析了同一网壳类型,耗钢量随着跨度和矢跨比变化的规律,得出了小跨度时耗钢量随矢跨比增大而增大,中跨度及大跨度耗钢量随矢跨比增加先减小再增大且矢跨比达到1/5或1/4时耗钢量达到最小的结论；分析了在相同跨度及双层厚度下,不同网壳类型的耗钢量随着矢跨比的变化规律,得出结论：小跨度时联方型或三向格子型网壳耗钢量最省,中跨时短程线型网壳耗钢量最省,大跨时凯威特K-8型网壳耗钢量最省,为实际工程提供了理论依据。