强震过后通常会伴随一系列余震,结构也将面临主震和多次余震的考验。如果结构在主震中产生一定损伤,则强余震很有可能使结构损伤进一步加剧,甚至引起结构倒塌,类似的灾害事件在近几年的强震中时有发生。因此,对于高烈度地区的结构,在抗震设计时考虑强余震的影响就显得尤为必要。然而,就这一点而言,目前仍有两方面的问题有待解决:一是目前对于主余震序列地震动特性的研究尚未形成全面、系统的成果,选用何种指标来直观、准确地体现主余震地震动特性的差异,这一问题仍未解决;二是目前现行的着重考虑力和变形的结构设计方法,尚不能有效地反映主余震地震动对结构的影响。鉴于此,论文从能量角度出发,以主余震地震动能量谱和考虑强余震的基于能量抗震设计为主要研究内容,考察主余震地震动特性差异以及强余震对结构的影响。论文的主要研究工作和结论包括:(1)以校正的东日本大地震序列地震动为基础,研究主震输入能量谱的模型化及参数衰减规律、主震滞回耗能与主震输入能量比谱的模型、主余震滞回耗能与主震滞回耗能比谱的模型化及参数衰减规律,以此形成一套完善的主震及主余震能量谱构建方法,为后续研究奠定基础。(2)对比总结现有的基于能量设计的研究成果,建立一套完善的框架结构基于能量的设计方法和流程;筛选一定数量的东日本大地震主余震地震动作为输入,应用基于能量的设计方法设计了一个六层钢筋混凝土框架结构算例,通过非线性结构动力分析并以Park-Ang损伤指数为指标,考察了东日本大地震强余震对结构的影响。(3)提出基于地震动衰减规律的主余震地震动构造方法,并以构造的主余震地震动为输入设计了一个四层钢筋混凝土框架结构算例。两个算例分析均表明:主余震作用下,结构的层间损伤和层间位移均有增加,破坏累积在结构各楼层中呈不均匀性,其中在结构的薄弱层增加的幅度最大,且增长幅度沿薄弱层向上下层逐层递减,说明主震下形成的薄弱层在余震作用下更易破坏;用论文方法设计的结构,在考虑主余震作用下的箍筋用量约为仅考虑主震作用情况的1.1倍;在主余震作用下,按本文方法考虑余震设计的结构较没有考虑余震设计的结构层损伤指数和层间位移略有减小,但薄弱层减小明显,证明了论文方法的有效性。论文通过地震动弹塑性能量谱来体现主余震地震动特性的主要差异,并采用基于能量的抗震设计方法来反映强余震对结构的影响,解决了目前结构抗震设计时如何有效考虑强余震影响的难题。论文的创新点可归纳为:(1)选用地震动弹塑性能量谱来直观、准确地体现主余震地震动特性的差异;(2)通过理论和统计分析,建立了主余震地震动弹塑性能量谱(输入能量谱、滞回耗能谱及各能量比谱)的数学模型及模型化参数的衰减规律,形成一套完善的主震及主余震能量谱构建方法,为后续研究奠定基础;(3)提出基于地震动衰减规律的主余震地震动构造方法,以构造的主余震地震动为输入,应用基于能量的方法设计了钢筋混凝土框架结构算例来反映强余震对结构的影响,并通过算例分析验证了论文的有效性。