随着近年来我国经济社会的快速发展,开合屋盖结构的工程应用也越来越多。本文以日本福冈穹顶为背景,对一类国内尚未应用的大跨度三片叠合式旋转开合球面网壳屋盖的静力和抗震性能开展研究。论文的主要工作和结论如下:1.对不同矢跨比、厚度、底扩区扩展率及下部结构刚度的多个200m跨度双层球面网壳模型进行了静力性能分析。结果表明,当底扩区的扩展率大于0.28时,在恒载作用下结构周边支座的竖向反力设计值均为压力,可满足自支承的条件;底扩区的支座反力显著高于主壳区域,故底扩区的台车应布置较密,而主壳区台车可相对稀疏;通过提高底扩区扩展率可以降低支座反力的差异性。2.在竖向荷载或最不利风荷载作用下,网壳中会出现连接两个底扩区的“斜拱效应”和底部支座处的“外拉(压)环效应”,且主壳及底扩区转折处存在明显的内力集中现象;网壳的内力和变形对于下部结构的刚度变化并不敏感;当网壳的矢跨比小于0.15时,网壳用钢量对于矢跨比的变化非常敏感,且增加网壳的厚度也并不能有效降低结构的变形;单片网壳具有较高的稳定承载能力。3.7、8度小震作用并不对网壳的杆件截面验算起控制作用。对结构进行弹塑性地震响应时程分析发现,在8度中震及7、8度大震下网壳在靠近主壳及底扩区转折处或底部支座处(以前者为主)出现薄弱区域而易于引发结构倒塌。借助弹性反应谱法对大跨度单片双层球面网壳模型进行分析,指出其截面非抗震设计控制性工况的内力与中、大震验算工况的最不利内力间存在较大差异是形成薄弱区域的主要原因。进一步分析表明,薄弱区域杆件内力由第2、11阶模态提供较大贡献。4.分别采用主壳及底扩区转折处结构平缓过渡、“中震弹性设计”和人为加大屈曲带杆件截面规格三种措施对基本模型进行加强。时程分析结果表明,加强设计后的模型均不能有效满足“大震不倒”的设防目标。5.以对薄弱区域杆件地震响应起主要贡献的模态为对象,采用放大这些模态地震内力的方法来针对性地加强薄弱区域杆件。分析发现,如果杆件截面能通过约10.0倍的基准(小震下的)模态力的验算,便可有效保证结构“大震不倒”,且用钢量与非抗震设计的网壳相比增加约5.2%。