轻钢复合剪力墙结构具有构件生产易于标准化、施工速度快、绿色环保等优点,符合我国住宅产业化的要求,积极推广此类新型结构体系,有助于加快我国城镇化建设的步伐。将低层轻钢结构住宅体系扩展到多层住宅结构体系,在国内进一步推广应用时,整体结构的抗震性能分析是一个关键问题。随着性能设计概念的提出和应用,依靠考虑高阶振型的MPA方法评估结构的抗震性能是当前工程界研究的热点。本课题组已完成多层轻钢复合剪力墙体结构的承重内墙和承重外墙的足尺抗侧性能试验,并对墙体进行了合理的简化,在此基础上,本文建立5层轻钢结构的计算模型,基于MPA法研究结构在罕遇地震下的弹塑性响应以及倒塌安全储备能力。对于规则结构可采用二维平面模型进行分析。利用OpenSEES有限元软件,建立5层规则轻钢结构的平面计算模型,对结构进行模态Pushover分析,并将得到的能力曲线进行合理简化,确定结构的屈服参数;分别采用基于Ry-μ-T关系、等效线性化法建立非弹性需求谱和位移系数法三种方法求解结构在八度罕遇地震烈度下的目标位移;同时,采用双频选波法筛选出10条地震波,对结构进行非线性时程分析;以时程分析结果的平均值为准确值,MPA法中三种求解目标位移的方法得到的结构顶点位移误差不超过16%,且结果偏保守;最大层间位移角误差不超过10%。对于不规则轻钢结构,考虑结构的扭转效应,采用刚性楼板假定,建立5层偏心轻钢结构空间杆系平扭模型,对结构进行三维模态Pushover分析,将平面MPA法推广至三维不规则轻钢结构分析。基于Ry-μ-T关系、等效线性化法建立非弹性需求谱的方法和位移系数法求解三维结构在单向水平地震作用下的目标位移时,三种方法所得结果接近,其中,位移系数法结果偏大。同时采用基于Ry-μ-T关系建立非弹性需求谱的方法求解结构在双向水平地震下的弹塑性响应。通过与非线性时程分析结果的比较,表明,MPA法评估三维轻钢结构分别在单向和双向水平地震作用下的弹塑性变形结果能够合理反映结构的顶点位移和薄弱层,单向水平地震激励下,结构楼层顶点位移误差在9%以内;双向水平地震激励下,结构顶层位移误差在15%以内,结果偏保守;但MPA法也存在低估结构最大层间位移角和楼层扭转角的缺陷。基于增量动力分析(IDA)计算倒塌安全储备系数(CMR)是ATC-63报告推荐的方法,但该方法需要进行大量的非线性时程分析,计算效率低。本文根据模态Pushover分析得到的极限位移确定各阶推覆曲线上的倒塌点,结合由具体地震动反应谱基于Ry-μ-T关系得到的弹塑性需求谱,求得结构倒塌点对应的地震动强度指标,通过绘制倒塌易损性曲线,计算结构的倒塌安全储备系数(CMR),最终建立基于MPA的结构倒塌安全储备分析方法。本文对三维多层轻钢结构选用ATC-63报告中的20条远场地震波,基于MPA法求解的倒塌安全储备系数与基于IDA求解得到的结果接近,两者相差8.71%,且结果偏保守。而采用基于设计反应谱的MPA法求解得到的倒塌安全储备系数也具备良好的精度,与基于IDA求解的结果相差1.82%,且计算效率高,有利于工程界引入CMR这一指标。轻钢结构质量轻、刚度大,周期短。本文非线性分析的结果表明轻钢结构具有良好的抗震性能,满足“大震不倒”的设防目标。