单层球面网壳结构以其受力合理,刚度大,重量轻,造价低,结构形式新颖丰富,生动活泼,能够满足人们对大跨度高性能空间结构的需求,继而倍受建筑师们的青睐,目前在国内外正被广泛应用。但这种结构形式,其总的趋势是跨度越来越大,厚度越来越薄。在壳面内具有较大的刚度,而壳面外的刚度较弱,单层网壳结构的稳定性是其设计的关键问题。在静力作用下的单层球面网壳结构的稳定性问题目前已经得到较好解决,其计算已列入我国现行《网壳结构设计与施工技术规程》。但网壳结构不可避免地受到大雪、强风和强烈地震等动力荷载的作用。在1963年,在一场长时间的降雪后,跨度为93.5m的布加勒斯特穹顶网壳结构突然倒塌,这一事故使工程师们认识到网壳结构动力稳定性问题的重要性。然而,对这类结构在地震等动力作用下的研究还很不充分。最近几年来,网壳结构在强震下的失效机理问题日益受到研究者的注意。 在强震等动力荷载作用下,单层网壳既可能由于几何非线性导致“动力失稳”而倒塌,也可能由于塑性变形过度发展而导致“强度破坏”；还有可能是强度破坏和动力失稳综合作用的结果。有研究得到K8网壳是一类因动力失稳而倒塌的结构,该类结构可以采用常用的B-R准则来判定失稳。但本文所研究的联方型单层球面网壳则是一类强度破坏失稳的结构。且在本文中运用了一种新的动力失稳判别准则-位移准则,该准则在文中用经典算例得到了验证。 本文以研究较少的联方型单层球面网壳为对象,采用ANSYS软件建立了合理的有限元模型,并研究了模型自振特性,同时,通过参数分析得出了自振特性随矢跨比、跨度、荷载大小等因素的变化规律。通过分析结构在全跨静力荷载作用下,各环上各个节点的荷载-位移全过程曲线来分析模型的稳定性能,并得到全过程曲线上限点作为静力失稳临界点,取该处产生的位移值为静力失稳临界位移。通过APDL命令还分别计算了Z向、X向、三向地震作用下结构的动力响应,用位移准则作为结构动力失稳的判别准则,分析了结构在这三种不同动力荷载作用时的动力响应过程,并得到结构动力失稳临界峰值。同时分析了网壳结构动力失稳临界幅值随矢跨比、跨度、杆件截面、不同地震波、地震波不同输入方式等因素影响下的变化趋势。 本文的研究对象和所使用的判别准则,为今后人们对结构动力稳定性分析提供一些新的思路。文中的研究成果可为实际工程设计提供参考。