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本书以上海天文馆项目为载体，针对上海天文馆大体量、大空间复杂建筑特点，在设计及建造过程中，开发和研究复杂建筑中空间结构的技术，指导具体的工程实践，将其向广度和深度不断发展。本工程结构形态独特、体系复杂、设计及施工难度大，针对目前存在问题，从以下环节开展研究，力争全面控制项目的技术风险，同时为类似项目提供技术积累和参考借鉴。
建筑形态及内部空间复杂，曲线型构件、斜构件众多，结构与建筑、幕墙、设备管线等关系复杂，结构体系及构件的设计对建筑功能及影响巨大。通过对结构整体设计，优化建筑各部分的结构布置，选取合理的结构体系，实现结构经济性的同时最大程度地实现建筑理念。同时，通过详细的计算分析，研究结构在常规荷载及地震作用下的性能，保证结构的安全。
上海天文馆建筑存在 40m长大悬挑、60m大跨度、“悬浮”于混凝土壳体上方 29m直径的球体、40m直径倒转穹顶、少量点支撑的 200 多米长旋转步道等多处振动敏感部位，同时存在部分对振动要求较高的设备。为了满足人流舒适度和设备运行要求，研究采用先进的振动控制技术，控制结构竖向振动的周期和加速度，如设置阻尼器。同时，优化结构体系，使结构尽可能轻巧，最大程度实现建筑创意。
本项目混凝土壳体为一接近半球形的混凝土薄壳（直径 50m，一端开口），顶部通过 6 个点支撑一直径 29m球体影院，达到一悬浮星球的建筑效果。为了减小壳体的厚度，减轻混凝土重量，在壳体外表面设置上翻加劲肋，保证壳体内表面的光滑。研究异型曲面混凝土的设计方法，通过详细的分析计算，把握壳体结构的内力分布及传力路径，优化结构的构造做法；同时研究其施工流程、施工措施、模板处理等，保证其表面的建筑效果及浇注质量。
上海天文馆项目存在多处钢结构与混凝土结构相连接的节点，40m大悬挑及 60m大跨度与混凝土筒体之间、200m长旋转步道与三根混凝土立柱之间等，尤其是 29m直径天象厅球体与下部混凝土壳体结构之间只通过少数几个节点连接，在室内形成环形的太阳光圈，以达到球体悬浮于空中的效果。因此，节点形式的分析与选择、节点构造设计是项目的一大难点，既要保证结构的安全，同时还需满足建筑效果的要求。
结合计算机计算分析与实验方法，研究结构风敏感部位的处理方法，分析不同参数处理可能带来的影响，使得风荷载取值更能反映真实情况。