网壳结构作为大跨度空间网格结构的主要结构形式之一,具有整体受力合理、可覆盖空间大、建筑造型优美、用料经济等特点。20世纪80年代以来网壳结构被广泛应用于综合文体中心、会展中心、大型交通枢纽车站及航站楼、集群式工业厂房等基础设施,成为一个地区乃至一个国家的标志性建筑,具有十分重要的政治经济意义。大跨度空间网格结构由于具有较好的抗震性能,一般能经受住强烈地震作用的检验,往往成为地震灾害发生后群众的避难所。然而,也有一些网壳或网架结构出现了不同程度的破坏甚至倒塌,由于标志性建筑的重要性和特殊性,空间网壳结构如发生破坏,其经济影响和社会影响十分巨大。铝合金材料具有轻质高强、耐腐蚀性能好、维护费用低、可塑性强和可循环利用等特点,被广泛应用于工业和民用建筑中。目前,针对铝合金网壳结构的抗震性能研究相对较少,严重制约了空间铝合金网格结构的发展。因此,本文借鉴网壳结构抗震性能研究前期的研究成果,以单层柱面铝合金网壳结构为研究对象,开展铝合金网壳结构强震失效机理、地震易损性和地震概率风险评估等研究,主要研究内容如下:(1)单层柱面铝合金网壳结构强震失效机理本文通过有限元分析软件ABAQUS建立了单层柱面铝合金网壳结构的有限元分析模型,利用增量动力分析方法(IDA)对结构模型进行强震作用下动力全过程分析,在提出铝合金网壳结构的两种失效模式基础上,结合模糊数学判别方法,得到单层柱面铝合金网壳结构的失效判别方法,基于结构损伤理论拟合了单层柱面铝合金网壳结构强震损伤因子。(2)单层柱面铝合金网壳结构地震易损性分析本文阐述了结构地震易损性的分析原理和分析步骤,通过大量的强震失效分析算例拟合了结构损伤因子,对结构的不同损伤状态进行层次划分;通过随机抽样选取一定数量的结构样本,选取40条地震波与结构样本形成随机的地震动样本;最后,通过对数值分析结果进行回归分析,建立了地震易损性函数,获得了单层柱面铝合金网壳结构的地震易损性曲线。(3)单层柱面铝合金网壳结构地震概率风险评估本文首先阐述了单层柱面铝合金网壳结构地震风险评方法和分析步骤,对单层柱面铝合金网壳结构进行地震概率损伤分析、经济损失以及人员伤亡估算。最后,以一个20m跨度的单层柱面铝合金网壳结构为例,通过对比不同的设计方案,来计算结构寿命周期总投资,并根据地震概率风险评估结果给出总投资最优化的设计方案。