大型公共建筑在地震灾害发生后的应急避难功能越来越受到人们的重视。在工程抗震设计时,在必须满足整体结构遭受地震灾害时不发生局部或整体倒塌的基本要求之外,还应保证结构发生损伤之后在有可能发生后续地震灾害的情况下依旧保证安全。大跨度单层球面网壳结构因其良好的跨越能力和抗震性能,常被用于公共建筑的屋顶或维护结构等重要部分,此类型结构的震后损伤水平与剩余抗震能力大小往往能够决定整体结构是否可以继续使用。尤其在应急避难期间,若结构在震损状态下没有足够的后续承灾能力,一旦因为后续地震发生局部或整体垮塌,将会造成难以预计的伤亡损失。发展合适的震后性能评估方法和指标来衡量结构对不同损伤水平的耐受程度,并提出针对性提升措施,对于大跨度空间结构的抗震设计和性能分析具有积极意义。本文以耐损性能评估和提升措施选择两个关键问题为主线。首先针对单层球面网壳结构提出结合地震损伤和抗震能力的综合型性能评估模型,并适当改善相应评估指标,进而结合设计规范提出耐损性能评估框架。同时针对结构初始设计阶段,借助力学方法推导出快速识别网壳结构易损区域的计算公式。在上述两项工作基础上,借助多种结构措施或可恢复功能结构,从而实现单层网壳结构耐损性能的优化提升。本文取得的创新性研究成果如下:(1)结合地震损伤与抗震能力,提出了一种适用于评估网壳结构对地震损伤耐受能力的综合型震后性能评估方法。在损伤结构剩余抗震能力比的基础上,提出了结构能力储备系数的概念。通过对典型单层球面网壳震后抗震能力退化的研究,验证了损伤区间内的剩余抗震能力比曲线形状能够结合失效模式,反映结构在不同损伤状态下的抗震安全水平。通过具体案例研究,明确了构件布置、失效模式、内部塑性杆件发展区域对损伤结构剩余抗震能力的影响。研究表明,损伤网壳保留其抗震能力大小主要取决于内部构件损伤分布位置,损伤区间内剩余抗震能力比曲线形状能够较为科学地反映网壳结构设计方案,结构能力储备系数在评估网壳结构性能水平上具有可行性。(2)提出了一种基于结构多种响应指标的剩余抗震能力评估模型。用两个状态差向量分别表示从当前的损伤状态到完好状态和倒塌临界状态,将剩余抗震能力比定义为相对于倒塌临界状态的相对距离比值。改进的剩余抗震能力比计算方法能够提高耐损性能评估计算效率,适用于大型复杂结构。以损伤性能分级为基础,根据结构的重要性和使用属性不同,建立了结构剩余抗震能力比性能矩阵,实现耐损性能水平分级,确定了对应于不同设防水准下的结构剩余抗震能力比目标值。结合现行设计规范,初步建立结构耐损性能评估工作框架。(3)基于等效连续假定思想,提出大跨度单层球面网壳结构在竖向地震动作用下的易损区域快速识别方法。分别通过有矩理论和塑性极限理论推导得到用于识别网壳结构在弹性和塑性范围内节点位移最大位置的公式。根据曲率变化速度在相应节点等效受力面积上的积分,得到相对刚度指数。该指标同时能用于反映网壳结构在初步设计阶段设计方案是否合理。研究表明,依据相对刚度指数调整得到的均衡设计下的网壳结构,不仅能够控制结构的最不利变形位置,为后续设计和评估提供帮助,同时能够结合易损区域位置对结构耐损能力进行初步调整,在保证结构抗震承载能力的同时,确保结构在一定损伤时依旧保证足够的后续抗灾能力。(4)分析了预应力构件对于刚性网壳结构震后剩余抗震承载力的影响,提出基于耐损性能的结构优化设计流程。分别以改善内部塑性分布以及抵消外部不利荷载作用作为耐损优化提升思路,选择将预应力构件直接布置于刚性网壳内部的预应力加强网壳以及刚性网壳外部增加索撑体系的弦支穹顶结构作为研究对象,考察不同预应力优化结构的耐损性能水平。研究表明,预应力索直接布置在网壳内部时,能够直接调整结构内部传力途径,改变原有刚性网壳塑性杆聚集的情况,提高耐损水平;而整体索撑体系的增加虽然也能一定程度改变内部传力途径,但更多依赖于具有自复位功能的索撑体系提供的抗震能力储备而达到保证损伤结构剩余抗震能力的目的。最后,结合预应力优化加固措施,提出结构耐损提升设计流程,初步建立基于耐损的结构性能设计框架。(5)以大跨度单层球面网壳结构作为基本研究对象,基于不同类型的耗能控制方式和装置,进行了网壳结构震后耐损性能提升效果的对比研究。分别考察基于耗能思想的损伤控制方式与控制装置对结构耐损性能提升的影响,给出设计建议。通过分析对比,发现不同形式的控制方式与装置在提升耐损性能方面效果差异明显。调整结构截面尺寸划分主次结构的方法更适用于主次区域分离设计的结构;在特定区域内加入保险丝杆件与耗能节点实现损伤定位,若能进一步结合可替换方式,能够显著提高同等损伤条件下结构抗震能力;阻尼耗能杆件设置区域与数量的不同有可能会造成原结构失效模式转变,反而降低原结构同等损伤下的耐损水平;三维隔震支座能够显著整体降低网壳内部损伤杆件比例,起到保护整体结构的作用,从而保证网壳结构自身的后续抗震能力。