强震作用下结构要进入弹塑性,具有一定的耗能能力,其底部剪力要明显低于弹性反应的底部剪力。现代抗震设计利用结构的耗能和延性,引入结构影响系数对设防烈度下的弹性反应进行折减,以此作为结构设计时的地震作用。本文研究中心支撑钢框架的结构影响系数R和位移放大系数C_d。首先对一榀三层单跨的试验模型进行了静力推覆试验研究,然后在分析局部屈曲的影响及有限元模型得到验证的基础上进行了24个中心支撑钢框架算例的静力推覆分析和增量动力分析,最后对阻尼比,支撑长细比,横梁不平衡力调整和数据的处理方式等四个影响因素进行了研究。通过试验模型的静力推覆试验,研究中心支撑钢框架的抗侧刚度、延性、极限承载力及破坏模式,观察支撑的屈服及屈曲现象。试验结果表明,受压支撑屈曲会导致整体结构抗侧刚度显著降低,但其水平承载力并没有显著降低,仍可以维持屈曲前的水平。中心支撑钢框架中受压支撑屈曲后,结构还具有较好的延性。另外,试验结果也验证了用于本文中心支撑钢框架分析的有限元模型的正确性。基于静力推覆分析和改进的能力谱方法,对层数不超过12层的人字形、V形、SX形和单斜杆形中心支撑钢框架进行了系统研究,详细考察了水平力加载模式、支撑形式、层数和跨数对中心支撑钢框架结构影响系数R、延性系数R_μ、超强系数R_Ω和位移放大系数C_d的影响。分析结果表明,随着结构层数的增加,高阶振型的影响逐渐增加,可以通过计算前三阶振型的等效振型来适当地考虑高阶振型的影响。跨数和层数对各系数的影响都很小。对于所研究的这四类支撑形式不同的中心支撑钢框架,结构影响系数R由大到小的排序为:单斜杆形中心支撑钢框架＞V形中心支撑钢框架＞SX形中心支撑钢框架＞人字形中心支撑钢框架。基于增量动力分析,对所得到的对应多条地震波的结构基底剪力和顶点位移曲线进行多项式拟合,得到结构的IDA能力曲线;以此为基础,系统研究了支撑形式、层数和跨数对中心支撑钢框架结构影响系数R、延性系数R_μ、超强系数R_Ω和位移放大系数C_d的影响。分析结果表明,层数和跨数的影响很小,可以忽略不计。结构影响系数R中结构超强系数R_Ω所占的比重明显大于结构延性系数R_μ。通过对结构阻尼比、支撑长细比、横梁不平衡力调整和数据的处理方式等四个影响因素进行研究,结果表明结构阻尼比增加,结构影响系数R和位移放大系数C_d都逐渐增加。中心支撑钢框架中支撑长细比增加,结构影响系数R逐渐减小,位移放大系数C_d缓慢增加。支撑受压屈曲之后的剩余承载力可取为其屈曲承载力的70%,横梁所受到的不平衡集中力的大小可取为受拉支撑抗拉承载力的竖向分量减去受压支撑屈曲压力竖向分量的70%。采用基于人工神经网络的曲线拟合,能够得到更合理的IDA能力曲线,从拟合曲线可以看出,结构在中震下达到屈服,屈服后将主要依靠延性来抵抗地震的作用。本文在试验和有限元分析的基础上,对中心支撑钢框架结构的抗震设计给出以下建议:参考国外规范,增加特殊中心支撑钢框架这一延性较好的中心支撑钢框架结构类型。如采用《建筑抗震设计规法》(GB50011-2001)中的小震弹性地震力的计算方法,可以引入一个考虑不同结构延性差别的地震力延性调整系数μ;如采用《建筑工程抗震形态设计通则》(试用)(CECS160:2004)中利用结构影响系数C(这里的C与本文中的R互为倒数关系)的方法,可以取中心支撑钢框架的结构影响系数为0.25,位移放大系数为5.0。