钢结构由于其轻质、高强、延性好的特点,在工程中得到了大量的应用。但纯钢框架的抗侧刚度小,在地震中的变形往往过大。支撑框架具有抗侧刚度大的特点,这使得其在抗震设防区得到大量应用。然而,普通支撑在地震作用下存在受压屈曲的问题,容易发生失稳破坏。防屈曲支撑的应用,克服了普通支撑的这个缺陷。大量研究证明防屈曲支撑具有稳定的滞回特性和良好的耗能能力,能够有效的提高钢框架的抗震性能。 本文首先对防屈曲支撑的组成条件进行了理论研究,给出了防屈曲支撑的刚度、承载力计算公式,并推导实现防屈曲支撑屈服的条件。 接着对防屈曲支撑平面钢框架和普通支撑平面钢框架进行了反应谱分析、弹性以及弹塑性时程分析和静力弹塑性分析,对比研究了这两种支撑结构的抗震性能。结果表明,在反应谱分析和小震下,两者的差别不大,这说明防屈曲支撑在弹性阶段没有发挥其耗能作用；在中震、大震和超强地震作用下,防屈曲支撑开始进入屈服耗能,有效的降低了结构在地震作用下的位移反应,减少了结构地震反应对梁、柱的损伤,但同时会增大基底剪力。值得注意的是,防屈曲支撑会对柱产生较大的附加轴力,在设计中须引起重视。通过Push-over分析得到了结构的基底剪力-顶点位移曲线、相应的破坏模式及塑性铰的出现位置和顺序等,并对这两种不同支撑结构进行了抗震评估,得出了一些有意义的结论和建议。 最后,采用弹塑性时程分析方法研究了三维空间防屈曲支撑钢框架的动力特性,重点考察了支撑的布置方式、支撑的形式、支撑-柱名义抗侧刚度、屈服强度、梁柱连接方式等因素对防屈曲支撑钢框架抗震性能的影响。 研究结果表明： (1)防屈曲支撑在结构中应对称布置,且宜在结构竖向和水平方向保持防屈曲支撑的连续性。 (2)支撑的形式对结构的抗震性能有影响,布置成对角形比较好。 (3)支撑-柱的抗侧刚度比对结构的抗震性能影响较大,对本文研究模型来说,取1.5～2.0比较合理。 (4)支撑的屈服力越低其耗能效果越好。 (5)与支撑相连的框架梁、柱的连接方式对结构的抗震性能影响不大,但对柱的内力影响不可忽视。