网壳结构覆盖空间大、重量轻,杆件制作方便,施工高效,在大型体育场和公共场所中得到广泛应用。环向折线形球面网壳结构外形美观,常见形式分为如下四种:左右斜杆型、双斜杆型、带肋环加强型、若干基本单元加强型。本文主要工作有:(1)以济南全运会体育场为例,采用APDL语言(Ansys Parametric Design Language),编写了四种环向折线形球面网壳的建模宏程序;计算了环向折线形单层球面网壳各种杆件使用长度,并以左右斜杆型环向折线形单层球面网壳的径向杆为例,说明杆件几何长度的应用,为工程实际运用提供了有益参考。(2)在环向折线形球面网壳不同的边界约束方式、径向节点圈数、跨度、矢高、环向区域份数的条件下,对结构施加静力荷载得到位移云图和应力云图,总结出以上因素变化对四种环向折线形球面网壳结构静力性能的影响规律及敏感度,从而为该类网壳结构设计提供理论参考。改变顶部开口直径分析结构静力性能的变化,改变外缘和内缘的差值分析结构静力性能的变化。还和同类型开口施威德勒网壳进行对比分析。(3)以结构总重量为目标函数,采用相对差商设计方法利用FORTRAN语言和ANSYS软件对左右斜杆型、双斜杆型、带肋环加强型、若干基本单元加强型环向折线球面网壳进行形状优化设计。通过模拟计算,探索不同条件下对结构最优耗钢量的影响。(4)在所研究的四种环向折线形球面网壳结构中,选取静力性能较好的左右斜杆型和带肋环加强型环向折线形球面网壳。对其进行地震分析。给出网壳两种结构形式的振型和频率后;然后施加地震波,采用时程分析法进行计算。选取受力较好的形式,模拟分析网壳在不同的参数下(例如径向圈数、矢高、环向份数、跨度等),经历地震后的位移状况,获得结构在地震情况下的规律。