网壳具有优美的建筑造型,不论在建筑平面、立面或型体都能给设计师以充分的创造自由。薄壳与网架结构不能实现的形态,网壳结构几乎都可以实现。这种结构形式既能表现静态美,又可通过平面与立面切割以及网格、支承与杆件等变化表现动态美。现在,网壳结构已广泛应用于体育建筑、机场建筑、展览馆、工业厂房等各类建筑中。带肋局部双层球面网壳是单双层球面网壳的一种,这种网壳能够将单层和双层网壳各自的优点很好结合在一起。近些年来,出现了不少这种网壳形式的应用。凯威特型网壳结构网格均匀,刚度大,是一种应用最为广泛的网壳结构形式之一。但凯威特型单层球面网壳的稳定性能较差；凯威特型双层球面网壳杆件、节点数量大,杆件视觉效果不好。为了克服这两种网壳的缺点,根据网壳结构主要传力路线特点、建筑美观以及经济指标的要求,在凯威特型单层球面网壳主肋处增加下弦杆和腹杆,由此形成凯威特型带肋局部双层网壳。这是一种受力合理、结构性能优异、形式简洁美观、经济实用的局部双层网壳结构形式。目前,国内外的研究重点主要集中在单层网壳的稳定性和极限承载力以及双层网壳的优化和应用等方面,而有关带肋局部双层网壳体系的研究相对较少,特别是形状优化方面的研究更是少见。本文主要研究的是凯威特型带肋局部双层网壳的形状优化。首先运用大型有限元分析软件ALGOR对不同跨度、双层区厚度下的凯威特型带肋局部双层网壳进行静力分析,研究网壳结构随矢跨比和厚跨比变化时的受力特性和位移特性,为下面凯威特型带肋局部双层网壳结构形状优化初始宏观曲面参数和杆件截面的选取提供依据。这将有助于减少网壳结构形状优化的迭代次数。然后针对球面网壳的特点,本文提出了网壳结构形状优化的两级算法。采用FORTRAN语言编写网壳形状优化两级算法设计程序,并与大型有限元分析软件ALGOR连接。对不同跨度、不同类型的凯威特型单层球面网壳进行优化并分析验证此算法是否具有有效性和可靠性。在此基础上利用上述算法对凯威特型带肋局部双层网壳进行形状优化设计,探究网壳最优矢跨比、厚跨比的分布范围及网壳单层区网格划分密度对网壳优化结果的影响。在带肋局部双层网壳的选型过程中,若已确定使用凯威特型带肋局部双层网壳,这些结果将对其宏观曲面参数、网格尺寸及杆件截面的选择具有一定的参考价值。随着结构优化的发展,网壳优化的结果总的趋势是跨度越来越大,厚度越来越薄；但与此同时,网壳结构稳定性问题也变的突出起来。因此本文利用ALGOR软件对优化后的凯威特型带肋局部双层网壳进行屈曲分析(特征值屈曲分析、考虑初始缺陷的非线性屈曲分析),确定优化后凯威特型带肋局部双层网壳的屈曲模态及优化后网壳的屈曲荷载与设计荷载的比值。以此作为评价本文网壳优化结果优劣的依据。