震后功能可恢复是现代工程抗震的趋势,通过带可更换构件的结构可以实现地震作用下结构局部以及整个结构性能的可控制、可恢复性。RCS组合结构充分利用钢筋混凝土和钢各自的材料优点,是一种具有良好抗震性能的结构形式。以上述两种结构为基础,本文提出了一种带可更换构件的RCS混合框架结构,是一种新型结构体系,国内外对其尚未有相关研究,需要展开相关工作。本文通过有限元建模和分析的手段,对其受力特性和设计方法进行研究。主要包括以下内容:对本文所提的结构体系从结构组成、抗震工作原理和预期受力状态3个方面进行系统阐述。以普通RCS组合框架结构为基础设计带可更换构件的RCS混合框架结构,并对其进行数值模拟,从破坏过程、承载力和刚度等方面对结构的受力特性进行分析,结果表明,所提结构能实现预期受力状态。本文对影响结构受力特性的参数进行了分析,研究参数分别为可更换梁破坏模式、截面形式、层间位置和耗能框架的跨度、位置,通过控制单一变量的方法,共设计了17个结构,系统分析各参数对结构受力特性的影响,并根据分析结果给出结构优化设计方案。基于结构体系的预期受力状态,建立相应的性能水准,并给出预期受力特征曲线。通过对结构如何实现损伤控制进行分析,选取结构受力特性的控制参数为耗能框架与主框架的弹性刚度比K_DF/K_MF和弹性剪力比V_DF/V_MF。以双重抗侧结构体系的协同工作原理为基础,提出结构的协同工作原理,为提取控制参数提供理论支持。设计了8个满足特定性能目标的带可更换构件的RCS混合框架结构,通过对其分别进行动力弹塑性时程分析和非线性静力分析,确定相应性能目标下受力特性控制参数的取值范围:耗能框架与主框架的弹性刚度比K_DF/K_MF为1.3⁴.3和弹性剪力比V_DF/V_MF为1.5⁴。以层间位移角作为性能指标,通过对满足特定性能目标的8个结构的非线性静力分析结果进行整理,建立不同性能水准下的层间位移角限值。由于带可更换构件的RCS混合框架结构的抗震理念区别于普通RCS框架结构,提出以控制参数K_DF/K_MF和V_DF/V_MF作为弹性设计基础,并将层间位移角和塑性铰状态作为弹塑性设计控制指标的性能抗震设计方法。根据不同构件的受力特点建立相应的计算模型,推导出各构件的初始截面设计方法。同时,为简化结构的弹性层间位移角控制的迭代设计过程,分析不同构件对结构侧移的影响,确定控制侧移的关键构件。基于所提设计方法,通过算例证明所提设计方法的有效性。