单层网壳结构作为空间结构的一种主要形式，兼有杆系结构与薄壳结构的优点与特性，在我国应用较广泛。目前单层网壳结构抗震设计分析时计算模型通常假定节点刚性，采用有限元程序通用梁单元模拟杆件。这种计算模型无法考虑地震作用下节点刚度变化、节点破坏以及杆件塑性不均匀开展对单层网壳结构响应的影响，将高估结构动态承载力。此外，目前尚缺乏合理可行的地震作用下单层网壳结构抗倒塌设计方法。针对上述问题，本文以数值模拟为主要手段，在国内外已有研究成果的基础上开展了以下工作：　　 (1)对地震作用下焊接球节点受力过程进行数值模拟，分析了焊接球节点的动态受力行为特征；通过参数化分析，研究了节点受力性能与节点尺寸、材料强度以及所连接杆件尺寸的关系；通过数据回归分析，建立了可用于模拟地震作用下焊接空心球节点经历往复荷载作用的节点力学计算模型。　　 (2)总结了单层网壳结构杆件在强震作用下的力学行为特征；总结了常用杆件力学计算模型，并分析比较了基于不同杆件模型的悬臂梁受力性能变化；通过参数化分析确定了采用纤维模型模拟杆件时的合理纤维划分数量；算例分析表明纤维模型能够模拟地震作用下单层网壳结构杆件的塑性不均匀开展，杆件塑性不均匀开展对单层网壳结构动态承载力有显著影响。　　 (3)提出基于结构整体位移响应的单层网壳结构倒塌判别准则；基于本文数值模型采用基于倒塌储备系数(简称CMR)的抗倒塌评估方法分析了地震作用下单层网壳结构抗倒塌性能；分析CMR与结构倒塌概率的对应关系，建议了基于CMR设防目标的地震作用下单层网壳结构抗倒塌设计方法。