单层网壳作为空间结构典型的结构形式,具有受力合理、经济性好、造型灵活多样等优点,常常作为地标类建筑。由于其较好的综合抗震能力,此类结构一直是地震灾害发生后人民群众和救灾人员的临时避难场所,然而一些空间网格结构在地震中也发生了不同程度的损毁甚至倒塌,其经济及社会影响十分巨大。装配式节点因其施工效率高、质量高及节能环保等优点逐渐在各类建筑中广泛应用。但在以往的抗震设计中,装配式节点一般被简化为铰接节点,因此以装配式节点连接的单层网壳在实际工程应用中受到了极大的限制。鉴于此,本文以半刚性单层球面网壳结构为研究对象,遵循由构件到结构的研究路线,采用模型试验、数值模拟及理论分析相结合的研究方法,开展了半刚性节点静动力性能研究,考察了半刚性节点单层网壳结构抗震性能及失效机理,并提出了基于节点性能的半刚性单层球面网壳动力失效模式控制方法。本文开展的工作主要由以下几个方面:1.以有初始滑移及无初始滑移的半刚性节点作为研究对象,选取两种新型节点—柱式节点和齿式节点,开展了两种节点平面内及平面外两个方向的力学性能研究。拓展了两种节点静动力相关试验,得到了两种节点在弯矩作用下的弯矩转角曲线、滞回曲线及破坏模式等。2.建立了节点精细化有限元模型,开展了柱式节点及齿式节点纯弯、拉弯、压弯等多种工况下节点静动力性能的数值参数分析;探讨了非对称截面节点不同方向性能的区别;基于节点骨架曲线的理论公式,提出了无初始滑移及有初始滑移节点的损伤模型,并通过试验结果验证了其准确性,该损伤模型可以有效地模拟节点刚度强度不断退化和滑移不断增加的损伤特性。3.基于ABAQUS有限元软件,同时考虑材料损伤累积、初始几何缺陷及节点刚度的影响建立了半刚性节点网壳结构数值分析模型;将节点损伤模型引入网壳模型中,开展了半刚性单层球面网壳失效机理研究,得到了结构四种典型的动力失效模式:杆件强度破坏、混合强度破坏、节点域强度破坏、动力失稳;得到了节点损伤、跨度、矢跨比及屋面质量等参数对结构失效模式的影响规律;同时考虑了杆件响应及节点响应,基于杆件屈服比例、杆件平均塑性应变、节点屈服比例、节点损伤均值,提出了半刚性网壳的失效模式判别方法;基于大量参数分析结果,提出了半刚性单层球面网壳结构损伤因子,考察了不同杆件截面、跨度、矢跨比和屋面质量等多重参数对结构损伤因子的影响规律;提出了基于节点性能的半刚性单层球面网壳失效模式控制方法,并通过算例结果对比验证了其有效性。4.得到了节点刚度对半刚性节点单层球面网壳抗震性能的影响规律;提出了针对不同参数网壳的界限刚度比与界限屈服弯矩两种节点设计参数,得到了网壳跨度、屋面质量及杆件截面等因素对两种节点设计参数的影响规律并确定了其计算公式;获得了半刚性节点单层球面网壳杆件的地震内力系数;探讨了振型分解反应谱法对半刚性单层网壳抗震设计的有效性。