大跨度结构发展历史与人类的发展史息息相关。随着社会经济的不断发展以及人们生活水平的不断提高,人们对于各种造型优美各异的建筑的需求也不断增加。但是传统的结构形态设计方法如应力松弛法和有限单元法等使用较为繁琐,且在设计过程中难以同时兼顾结构的“形”与“力”的变化情况,难以满足工程实际中对于结构的形态设计阶段设计工具方便快捷的需求。针对以上问题,本文对基于传统图集静力学(GSM)原理的参数化结构形态设计方法——组合平衡建模法(Combination Equilibrium Modeling,简称CEM)的组成、原理和应用进行详细的研究,总结基于这一方法的设计规律,实现形态设计过程的可视化,为设计人员进行结构的形态设计提供一个新的角度。针对以上背景,本文主要完成了以下几方面工作:(1)对图解静力学方法(GSM)以及其参数化改进方法——组合平衡建模法(CEM)进行基本数学原理,参数类型和形态设计过程进行介绍与分析,归纳总结这一方法在进行结构形态设计时的优缺点,编写基于RHINO和GRASSHOPPER的前后处理接口,实现了基于RHINO界面的结构形态设计程序,并通过简单实例展示了程序的操作流程以及参数调整后结构形态的变化;(2)对使用CEM进行形态设计时设计结果对各参数的敏感性进行研究,拓补图解中的不同参数优先级不同,其本质是不同参数调整时影响其他参数的数量和程度,影响越大则优先级越高。继而使用CEM进行了桥梁结构的形态设计并设计了工程实例,设计结果简洁明了,与CEM的理念契合。但目前使用CEM进行结构形态设计的过程中难以将单元或节点的空间位置作为设计目标,对结构形态的变化的约束性较小,整体可能会由于部分单元设计值的变化而发生畸变,因此,针对CEM的优点与不足,提出了下一阶段对设计程序的改进思路。(3)系统性地研究了单层肋环型球面网壳结构的设计过程,设计使用的荷载考虑了结构的恒载以及活载的情况;结合网壳结构的稳定性分析,归纳总结了基于CEM的经验设计公式。根据单层肋环型球面网壳结构拓补图解,拓展到多样性的网壳结构形态设计结果。最后针对常规CEM设计网壳结构时的不足之处,提出了一种改进的设计理念。