近年来,随着社会经济和生产能力的不断提高,人们对建筑结构的要求也越来越高。空间结构,尤其是大跨度高性能空间结构被人们所青睐,各类大型体育馆、会议中心和展厅、飞机库、厂房和仓库甚至钢拱桥如春后竹笋般出现在人们面前.这些建筑不仅在性能上要求高,造型上也很独特。空间网格结构在大跨度空间结构领域应用广泛,这类建筑一旦在强震条件下发生失效,往往会导致惨重的人员伤亡和财产损失。因此对空间网格结构在强震下的失效模式及机理的研究是目前空间结构领域的研究热点。在对结构进行动力弹塑性时程分析时,选择合适的地震动记录是预测建筑结构地震响应的基础。本文对单层球面网壳这种典型的空间网格结构进行了强震条件下的结构动力失效全过程的仿真计算。鉴于此,本文以跨度60m矢跨比为0.2的单层球面网壳(凯威特型)结构模型为研究对象,利用大型有限元分析软件建立模型,以8度小震的抗震设防水平对结构进行了初始设计,并研究其在地震波作用下结构的动力响应、变形形状以及失效形态。通过对计算结果的对比分析,得到了一些有益结论。主要研究内容如下：(1)描述地震给人类生存带来的威胁和结构抗震性能的重大意义,分析国内外结构的动力响应理论的研究现状。(2)应用结构分析软件SAP2000,对某工程跨度60m矢跨比为0.2的单层球面网壳进行反应谱设计,分析起模态特性。(3)选用三条地震波,每条波分别沿网壳的X向、Z向和X+0.85Y+0.65Z向输入,对结构进行了弹塑性动力时程分析。(4)用两种方式对模型进行了优化。一种方式是增加了支座数量,另一种是加大了支座处的杆件截面,选择地震波LWD波以X+0.85Y+0.65Z方式输入,对网壳结构进行弹塑性动力时程分析。主要得出的结论：(1)空间结构振型的特点为,频率密集度很大。且本文采用的单层网壳关于原点对称,相邻的频率数值相等。结构出现了明显的空间振型特点。(2)单层网壳结构在即将破坏时,出现塑性铰的杆件大多都是在与支座相连杆件。在地震波作用下,随着地震波加速度峰值的增加,当达到某一峰值时,结构位移呈平缓的非线形增加,没有出现大的突变,说明结构发生强度破坏。在三种不同的地震波作用下,沿结构Z向输入地震波的临界加速度总是小于沿结构X向输入的,可以看出对结构破坏起控制作用的是Z向地震。(3)用同一种地震波对结构进入作用时,其出现塑性铰的加速度峰值和破坏临界加速度峰值相关比较大,说明结构在进入塑性阶段后,还有比较大的耗能能力。(4)按照两种方法优化后,破坏前一刻结构出现塑性铰的杆件数量均有较大幅度的提升,且出现塑性铰的杆件集中于跨度1/4处。同时,相比较调整前,结构耗能能力与变形能力都有所改善。
