单块蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架是一种新型抗侧力结构,由带自复位节点的钢框架和内填单块蝴蝶形钢板剪力墙组成,内填的蝴蝶形钢板剪力墙两侧不与柱连,减少了对柱的附加弯矩,同时采用自复位节点使结构在震后实现了复位。本文采用理论、试验和数值模拟三者结合的方法,分别研究了单块蝴蝶形钢板剪力墙、自复钢框架和单块蝴蝶形钢板剪力-自复位钢框架的受力机理和滞回性能,并进行了参数分析。具体完成了以下工作:(1)提出一种适用于自复位结构的新型蝴蝶形钢板剪力墙,给出蝴蝶形钢板剪力墙简化受力模型,推导了初始抗侧刚度、屈曲后刚度和极限承载力,并通过数值分析验证了公式的有效性。以跨高比和高厚比为主要参数,对不同参数的模型进行了有限元模拟,结果表明:与两边连接钢板剪力墙相比,蝴蝶形钢板剪力墙腰部削弱对刚度和承载力影响不大,但滞回曲线更加捏缩;墙板腰部削弱并未影响拉力带倾斜角;当参数跨高比,板厚分别增大时,初始弹性刚度、屈曲后刚度、承载力、等效粘滞阻尼比均有不同程度增大;蝴蝶形钢板剪力墙能够为自复位结构提供稳定耗能;蝴蝶形形钢板剪力墙破坏模式主要为拉力带受拉破坏。(2)对自复位钢框架受力性能进行了分析,结果表明:自复位钢框架节点脱开后的抗侧刚度主要取决于钢绞线的面积;当钢绞线面积确定时,框架复位效果与蝴蝶形钢板剪力墙的跨高比、高厚比以及竖向荷载有关;相比于内填矩形钢板剪力墙,蝴蝶形钢板剪力墙复位效果更好。(3)通过对单块蝴蝶形钢板剪力墙进的试验研究,结果表明:单块蝴蝶形钢板剪力墙耗能稳定,承载力和初始刚度较大,延性好,滞回曲线捏缩,能够作为耗能器运用于自复位结构。(4)对自复位钢框架、矩形钢板剪力墙-自复位钢框架和单块蝴蝶形钢板剪力-自复位钢框架三个试件进行了试验研究,结果表明:自复位钢框架能够完全复位,节点未出现塑性变形;单块蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架的复位效果优于矩形钢板剪力墙-自复位钢框架,但耗能略低于矩形钢板剪力墙-自复位钢框架试件;试件的受力性能与理论分析一致。(5)通过调节质量缩放系数,ABAQUS显式求解器能够有效模拟蝴蝶形钢板剪力墙试件。为了实现利用简化模型模拟两边连接钢板剪力墙复杂的滞回行为,提出一种适用于杆单元的蝴蝶形钢板剪力墙滞回理论模型,给出了骨架曲线和滞回准则,考虑了墙板受压区的具体贡献。通过修改PERFORM-3D软件中的本构曲线,实现了该模型在有限元软件中的运用。结合试验结果验证了简化滞回模型的准确性。通过连接器单元模拟自复位节点,实现了利用ABAQUS软件模拟蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架试件,对比试验结果,ABAQUS能够有效模拟自复位结构。(6)利用数值模拟分析了蝴蝶形钢板剪力墙的高厚比、跨高比、墙板削弱宽度对蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架复位性能的影响,结果表明随着蝴蝶形钢板剪力墙板厚、跨高比减小,蝴蝶形钢板剪力墙-自复位钢框架复位效果越好。