钢框架-钢板剪力墙结构体系是高层建筑中广泛应用的结构体系型式之一,具有良好的抗震性能。该结构体系的传统优化方法通常是根据工程经验确定剪力墙布置后进行构件尺寸优化,这种方法忽略了框架与剪力墙的协同作用,往往会导致设计方案并不是真正的优化方案,缺乏准确的经济和工程指导意义。此外,该种结构体系的抗震性能研究较少,不同剪力墙布置形式在地震作用下的破坏模式及剪力分配尚不明确。鉴于此,本文引入改进遗传算法进行了钢框架-钢板剪力墙结构体系的优化设计,并对优化后的方案进行了时程分析。主要完成的工作如下:(1)通过引入基于方向的启发式交叉算子、替代操作、自适应变异算子和精英保留策略,建立了改进遗传算法。运用4种测试函数和一例3跨5层的钢框架-钢板剪力墙结构算例验证了改进遗传算法的可行性和优越性。(2)总结钢板剪力墙简化分析模型的研究,引入适合优化设计的简化分析模型,然后结合工程实际引入截面变量和剪力墙拓扑位置变量,提出了钢框架-钢板剪力墙结构体系的数学模型。最后通过生死单元在ANSYS中实现剪力墙布置的变换,运用改进遗传算法分别对三例3跨5层、三例3跨10层和三例3跨20层的钢框架-钢板剪力墙结构体系进行优化设计。研究结果表明,对于不同层数的钢框架-钢板剪力墙结构体系,钢板剪力墙承担剪力的比重和钢板剪力墙布置的位置有关,与钢板剪力墙的用钢量关系不明显;随着钢板剪力墙承担剪力比重的增加,钢框架的结构自重能得到有效地减小,从而达到节省材料的目的。优化后的钢板剪力墙布置方案不仅比常规布置方案的结构自重更轻,随着层数的增加,重量的降幅更加明显,而且能在满足各项约束条件的前提下更大限度地利用材料性能。(3)运用时程分析法对三例3跨10层和三例3跨20层的优化后模型进行抗震性能分析,探讨该种结构体系的抗震性能。研究结果表明,设计合理的钢框架-钢板剪力墙结构体系在不同的剪力墙布置形式下均能符合双重抗侧力体系的设计原则,优化后的剪力墙布置方案不仅剪力墙分担的剪力比例大于常规剪力墙布置的方案,而且其层间侧移角均小于常规布置方案,具有更大的安全裕度。