单层网壳结构因其造型灵活美观、受力性能良好,被广泛应用于各类大型公共建筑。单层网壳结构节点按照连接方式的不同,可分为焊接节点和装配式节点。传统的焊接节点刚度大、承载力高,但存在工期长、现场焊接拼装困难以及焊接残余应力等问题。装配式节点体系的出现在一定程度上解决了上述问题,但目前常见的装配式节点多为铰接节点或半刚接节点,易引起单层网壳结构稳定承载力的降低。与此同时,单层网壳结构的冗余度相对其他空间结构形式更低,在极端天气或人为因素下可能发生连续倒塌破坏。节点作为传力路径的交汇点,其力学性能也将对单层网壳的抗连续倒塌性能产生影响。基于上述问题,本文提出了一种适用于矩形钢管单层网壳结构的新型装配式空心毂节点体系。研究并对比了新型装配式空心毂节点和常用的焊接空心球节点的力学性能。采用理论分析、数值模拟和足尺试验相结合的方法,深入研究了装配式空心毂节点在轴力、弯矩、偏心荷载和多向受力下的刚度和承载力。通过非线性弹簧组合模型模拟节点的力学性能,对单层网壳的稳定性和抗连续倒塌性能进行了精细化分析。主要研究内容和成果如下:(1)推导了焊接空心球节点初始轴向刚度、抗弯刚度和抗扭刚度理论公式。对节点的初始刚度及刚度退化规律进行了数值分析,得到了节点的轴向刚度-变形曲线、抗弯刚度-转角曲线和抗扭刚度-转角曲线,基于数值分析结果拟合了焊接空心球节点初始刚度的实用计算公式,提出了节点弹性临界变形(转角)和弹塑性临界变形(转角)的计算方法。(2)设计研发了新型装配式空心毂节点,根据组件法推导了节点在轴力、平面外弯矩作用下的刚度和承载力计算公式。通过足尺试验和数值模拟,研究了节点在轴力、弯矩、偏心荷载作用下的传力机理和破坏模式,验证了理论分析结果的准确性,研究了加劲肋对节点力学性能的影响。同时,研究了装配式空心毂节点的平面内抗弯性能和抗扭性能,结果表明节点的平面内抗弯刚度为平面外抗弯刚度的11%至20%,抗扭刚度为平面外抗弯刚度的17%至23%,设计时可不予考虑。多向受力下空心毂的承载力最多降低50%,可引入折减系数予以考虑。(3)建立了非线性弹簧组合模型模拟节点的力学性能,通过对比节点刚度和承载力的试验结果、实体单元模型模拟结果和弹簧组合模型模拟结果,验证了弹簧组合模型的准确性。将弹簧组合模型引入整体结构,分别对焊接空心球节点和装配式空心毂节点单层网壳结构的稳定承载力进行了精细化分析,评价了节点力学性能对网壳稳定性的影响,提出了半刚性节点单层网壳稳定承载力提高措施。研究表明:(1)焊接空心球节点单层网壳中,节点刚度退化是导致网壳稳定承载力降低的主要原因,当节点满足规范要求时,单层柱面网壳和单层球面网壳的稳定承载力降低幅度在7%以内。(2)由于装配式空心毂节点平面内抗弯刚度和抗扭刚度较低,用于四边形网格网壳时将导致稳定承载力大幅降低。装配式空心毂节点联方型(正交斜放)柱面网壳的稳定承载力为完全刚接网壳的51%,优化斜杆交角后稳定承载力可提高约0.8倍;装配式空心毂节点子午线型球面网壳稳定承载力为完全刚接网壳的42%,布置十字拉索后稳定承载力可提高约2.0倍。装配式空心毂节点用于三角形网格网壳或布置十字拉索的四边形网格网壳时,网壳的稳定承载力可达到完全刚接网壳的74%以上。(4)对焊接空心球节点和装配式空心毂节点单层网壳的抗连续倒塌性能进行了精细化分析,得到了网壳敏感构件分布规律和连续倒塌破坏模式,采用连续倒塌临界荷载评价了网壳的抗连续倒塌性能。结果表明:(1)两纵边支承单层柱面网壳的连续倒塌破坏模式主要包括整体侧移式倒塌和局部传播式倒塌。当网壳用钢量和节点形式相同时,单斜杆正交正放网壳的连续倒塌临界荷载最高;将斜杆替换为拉索后,内力重分布能力降低,连续倒塌临界荷载略有降低;联方型网壳和三向网格网壳的连续倒塌临界荷载最低,抗连续倒塌性能较差。发生杆件失效时,装配式空心毂节点网壳的连续倒塌临界荷载比焊接空心球节点网壳降低3%至29%;发生节点失效时降低11%至32%。(2)单层球面网壳的连续倒塌破坏模式主要有辐射传播式倒塌和环向传播式倒塌。当网壳用钢量和节点形式相同时,短程线型和K6型网壳的连续倒塌临界荷载最高;K8联方型、肋环斜杆型和子午线斜杆型网壳连续倒塌临界荷载低于短程线型和K6型网壳;肋环拉索型和子午线拉索型网壳中的拉索无法传递弯矩和轴向压力,连续倒塌临界荷载低于肋环斜杆型和子午线斜杆型网壳;子午线型网壳的连续倒塌临界荷载最低,抗连续倒塌性能最差。发生杆件失效时,装配式空心毂节点网壳的连续倒塌临界荷载比焊接空心球节点网壳降低5%至18%;发生节点失效时降低7%至25%。