框架结构具有空间布置灵活、自重轻、节省材料等优点,是高层建筑中应用十分广泛的结构。然而由于框架结构的侧向刚度小,在强烈的地震和风荷载作用下结构所产生水平位移较大,易造成严重的非结构性破坏,因此往往在结构中加入支撑以提高其抗侧刚度。虽然框架-支撑结构在一定程度上解决了结构抗侧刚度的问题,但其在强震作用下支撑受压时易产生屈曲现象,极易造成支撑本身或连接的破坏或失效,同时支撑屈曲后的滞回耗能能力变差,很难有效地耗能,使结构抗震能力降低。有鉴于此,已有许多学者提出使支撑受压不屈曲的轴力构件,简称防屈曲耗能支撑,此种支撑在反复拉压力作用下进入屈服后,不会产生屈曲且可产生饱满的滞回曲线来消耗输入结构的地震能量。采用防屈曲耗能支撑的钢管混凝土-钢梁组合框架体系结合了防屈曲耗能支撑和钢管混凝土组合结构的优点,具有良好的耗能能力和延性,本文从数值分析和拟动力试验着手,对该类新型结构体系进行抗震性能方面的研究。主要内容包括:(1)从防屈曲耗能支撑的构成出发,根据已有的理论分析和设计方法,设计制作了3组内核为矩形钢板、外围约束为方钢管混凝土的一字形支撑构件,按一定加载制度进行轴向反复拉压拟静力试验,对3组构件的力-位移滞回曲线进行了研究。试验结果表明该支撑耗能滞回曲线饱满、延性高、抗震性能好。(2)采用基于能量和位移的设计方法,设计了两榀10层3跨、3层3跨带有防屈曲耗能支撑的钢管混凝土-钢梁组合框架,用有限元软件Sap2000对其进行了数值建模与地震弹塑性时程分析,并与满足同样抗震条件而无该类支撑的纯框架进行了抗震性能对比。分析结果表明该类结构体系在小震作用下,防屈曲耗能支撑处于弹性状态,提供给结构一定的抗侧刚度,相当于普通支撑。在强震作用下,防屈曲耗能支撑开始屈服,发挥良好的耗能减震作用。与纯框架的抗震性能相比,该类结构体系在层间位移、层间剪力均有较大程度的降低,具有良好的耗能减震性能。(3)采用本课题组自主开发的NetSLab拟动力试验平台,对上述框架进行了拟动力抗震试验研究,其中试验子结构采用的防屈曲耗能支撑为前述设计的一字形支撑构件。试验研究发现,支撑构件本身的滞回特性在框架结构中得到正常的发挥,与数值分析结果较为吻合。