网壳结构被广泛应用于大型标志性建筑,其在地震作用和风荷载作用下的研究已较为成熟。此类结构除了承受常规荷载作用外,还有可能遭遇爆炸、冲击等短时超强荷载作用。9.11事件后,为预防恐怖袭击,各种结构的抗冲击研究相继开展,其中针对框架结构的研究较多,对网壳结构的研究很少。本文以近年来应用较多的凯威特-联方型单层网壳为研究对象,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对其在冲击荷载作用下的相似律进行较全面的研究,并通过较大规模的算例分析,探究失效规律、明晰失效机理,最后提出具有工程应用价值的防护建议。主要内容如下:(1)采用LS-DYNA软件建立模型,与理论解和两例试验结果进行对比,结果表明:数值解与理论值、试验值均吻合较好,说明有限元分析方法是可靠的。(2)基于量纲分析推导网壳在顶点受冲击时的相似律,通过修正模型冲击速度以考虑应变率的影响,并利用算例验证修正模型的准确性;在此基础上,分别计及几何偏差和重力影响,对前者,添加几何偏差项进一步修正冲击速度,对后者,提出两种方法以满足相似律:特别制备材料或添加配重。研究表明:不同冲击速度下,修正模型均能较准确地预测原型的动态响应;而未修正模型预测误差均较大,且几何比越小、应变率越高,预测误差越大,不能用于工程实际。(3)总结凯威特-联方型单层网壳的四种冲击响应模式,分析其失效机理,并通过大量的算例分析,探讨其失效规律;定义网壳危险状态和最小冲击动能,以对比不同网壳的抗冲击性能;对不同冲击条件和不同网壳参数的动态响应进行对比研究,得到抗冲击性能较佳的参数。研究表明:冲击动能相同时,高速小质量的冲击对网壳造成的危害更大;由外向内法向冲击网壳中部节点最危险,内部凯威特型网格、外围联方型网格组合时抗冲击性能更佳;提高钢材屈服强度、适当增大杆件截面均有利于结构抗冲击性能的提升。(4)在上述参数分析基础上,以避免网壳出现危险状态为目标,提出几点防护建议。在网壳设计时,可考虑采用轻型屋面材料、适当增多划分频数以增强抗冲击性能;采取加强措施时,可局部加大杆件截面,若造价允许,可整体提高钢材屈服强度,达到更佳防护效果。