单层球面网壳结构因其造型优美、受力性能好而被广泛应用于诸多实际工程。然而,随着人们需求以及建造技术的不断提升,网壳跨度不断增加,力学性能更为复杂。我国是地震灾害多发国家,从而导致大跨度网壳结构的抗震性能备受关注。一方面,目前关于网壳结构的抗震性能研究主要集中于揭示其在强震作用下的失效机理,并从动力失稳和强度失效两个角度形成了完整的理论框架,如何利用这些成果,成为今后任务之一。另一方面,地震激励本身具备显著的随机性和非平稳性,当与网壳结构非线性耦合时,将使得结构的响应性态变得难以把握。换言之,传统的确定性动力响应分析无法对网壳结构的安全性给出合理判断,我们须同时考虑地震激励的非平稳及随机特性,使结果更加客观可信。本文拟从随机性角度来考察单层球面网壳结构抗震性能。采用谱表示-随机函数模型生成数量可控的随机地震动样本,结合概率密度演化方法(PDEM),对网壳结构进行随机地震响应及可靠度分析。主要研究工作如下:(1)利用谱表示-随机函数模型生成一类具有赋得概率且数量可控的随机地震动样本。首先,简要阐述了演变功率谱理论的基本原理,进一步推导得到了非平稳随机过程的两类谱表示方法。其次,在经典谱表示理论基础之上引入随机函数思想,成功将谱表示方法的随机度降为1或2。再次,确定了刻画地震动随机性的基本点集,并基于Voronoi域对基本点集概率空间进行剖分,得到各基本点赋得概率。最后,通过迭代对地震动均值反应谱与规范反应谱进行拟合。计算结果表明:与经典谱表示相比,本文方法得到地震动的一、二阶统计值与目标值拟合更好;(2)提出了单层球面网壳结构随机地震响应及可靠度分析方案。简要阐述了概率守恒原理,基于此推导了广义概率密度演化方程(GPDEE),并给出具体的数值求解步骤。以跨度60m的K8网壳模型为例,采用PDEM考察最大节点位移的概率密度演化全过程,响应均值、标准差与10000次Monte Carlo模拟结果拟合较好。给出了基于等价极值事件和PDEM的网壳结构整体动力可靠度的计算方法。分别从宏观和微观层次上选取2个评价指标对K8网壳进行可靠度分析,并与天然地震动计算结果进行对比,结果表明:本文随机地震动计算所得的极值分布可将天然地震动计算结果涵盖在其分布范围内;(3)以可靠度分析为理论基础,建立了单层球面网壳结构系统化抗震性能研究框架。从地震动和结构模型两个角度出发,确立了K8网壳结构基于可靠度的参数分析方案。开展了结构动力特性研究,了解不同参数情形下网壳结构的频谱特性。针对不同场地类别、矢跨比、屋面荷载及考虑初始缺陷下的K8网壳结构,以最大节点位移和1P塑性杆比例为考察指标,展开了系统化参数分析。在上述分析基础之上,以综合响应特征—损伤因子为指标,针对K8网壳建立了基于可靠度的地震易损性分析方法,为其基于性能的多级水准抗震设计提供了理论支撑。