随着人们体育、文娱、旅游活动的不断增加和建筑新技术、新材料的不断涌现,由不同类型结构组合而成的杂交空间结构目前已成为大跨空间结构发展的新趋势。杂交结构可充分发挥每种单:一型空间结构的特点,通过合理杂交和组合改善单一结构体系受力性能和建筑总投资,增大空间结构覆盖空间,收到很好效果。杂交椭球抛物面网壳改善了单一型网壳顶点附近杆件连接较多出现的应力集中现象,使网格分布更均匀,结构受力性能有所提高。本文应用APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了两类6种杂交椭球抛物面网壳参数化设计宏程序,并对该类结构静、动力性能和形状优化设计进行了初步研究。主要工作有:(1)据椭球抛物面方程:z=f-4f〔x2/S12+y2/S22〕(其中S1为长轴跨度、S2为短轴跨度、f为矢高),借鉴圆形水平投影杂交马鞍型网壳和旋转抛物面网壳建模方法及网格划分形式,建立了两类六种杂交椭球抛物面网壳参数化设计宏程序。(2)对6种杂交椭球抛物面网壳结构施加静力荷载,分析跨度S、矢高f、环向区域份数Kn、上部结构径向节点圈数Ns和支座形式变化对结构静力性能的影响,总结出6种结构受力性能较好的跨度、矢高和网格数的范围,为实际工程设计提供理论参考。(3)以杂交椭球抛物面网壳结构耗钢量最小为目标函数,以局部和整体约束为约束条件,分析了凯威特-联方型椭球抛物面网壳结构在不同跨度S、矢高f、环向区域份数Kn和上部结构径向节点圈数Ns工况下的最小耗钢量,得出了该网壳在耗钢量最小时的网格数最优组合。根据椭圆抛物面曲面方程,推导出三种椭球抛物面网壳结构杆件长度与宏、微观几何参数的关系式;以凯威特-联方网壳为例,根据宏微观数学模型,得出工程上杆件长度和Nx的取值范围,提高了形状优化设计效率和工程应用价值。(4)对凯威特-联方和凯威特-肋环型椭球抛物面网壳进行了地震响应分析。分析跨度S、矢高f、环向区域份数Kn和上部结构径向节点圈数Ns变化对结构自振特性的影响,得到结构自振频率和振型的变化规律;采用时程分析法对结构进行了响应分析,得到节点位移时程曲线,为提高杂交椭球抛物面网壳结构抗震性能提供了有益参考。最后,本文对杂交椭球抛物面网壳分析进行了总结和进一步展望。