支撑框架是一种常用的抗侧力结构形式,在地震作用下,该类结构由于利用自身的弹塑性变形耗散地震能量,震后通常会出现较大残余位移,导致结构震后修复费用大。为了改善普通支撑框架的抗震性能,降低震后修复费用,提高结构的功能可恢复性,一种新型结构形式—自复位支撑框架结构被广泛研究。基于性能的抗震设计已成为地震工程界的热门研究方向,其要求结构在某一设计地震水准下能够实现预定的性能目标。在众多实现结构性能化设计的方法中,直接基于位移的抗震设计法被认为是一种行之有效的方法。本文以预压碟簧自复位摩擦耗能支撑钢框架为对象,通过理论分析与研究,建立了自复位支撑钢框架结构直接基于位移的抗震设计方法。主要研究内容如下:(1)基于弹性体系与弹塑性体系在相同外激励下耗能相等原则推导了等效弹性体系的等效阻尼比计算公式的通用形式,对比分析了混凝土框架、混凝土剪力墙、钢框架和普通支撑钢框架在相同延性系数下的等效阻尼比差异,结果表明结构滞回特性对等效阻尼比具有重大影响;同时考虑钢框架的双线性滞回耗能和支撑的摩擦耗能,基于等效阻尼比计算理论,提出了自复位摩擦耗能支撑钢框架结构的等效阻尼比计算公式,推导了影响该公式的支撑刚度比取值范围;基于等效线性化原理验证公式的合理性,结果表明,用直接基于位移的抗震设计方法设计单层和多层自复位支撑结构时,采用所提出的公式计算等效阻尼比既能降低支撑的刚度需求,也能使结构满足性能目标,而不考虑等效阻尼比时,支撑刚度设计值偏大,设计偏于保守。(2)分析了侧移曲线对多层自复位支撑结构等效参数、楼层设计刚度和基底剪力设计值的影响,结果表明,不同侧移曲线计算得到的结构等效位移、等效质量和楼层设计位移角有所差异;在层剪力相差不大的情况下,采用弯曲型侧移曲线设计得到的结构底层刚度将大于采用线型侧移曲线的设计结果,由线型侧移曲线设计得到的结构上部楼层刚度将小于采用剪切型侧移曲线的设计结果;侧移曲线对低层自复位支撑框架的基底剪力设计值影响不大,但对多层自复位支撑框架的基底剪力设计值影响显著。(3)考虑结构层数和结构非线性等因素,研究了线型、凸型和凹型3种不同设计侧移曲线对多层自复位摩擦耗能支撑钢框架的实际侧移形状、位移角分布和抗震性能的影响,结果表明,设计侧移曲线对结构的实际侧移形状影响不显著;基于三种侧移曲线设计的3层支撑框架在大震作用下的实际侧移均近似于线型,6层支撑框架的实际侧移则均表现出弯曲型的特点。楼层设计位移角分布趋势取决于设计侧移曲线,大震下,虽然基于不同曲线设计的3层和6层支撑结构的最大位移角均能满足限值要求,但3层自复位摩擦耗能支撑框架结构的上部楼层位移角接近相等,符合线型侧移曲线的各层设计位移角相等的分布特点,不符合凹型侧移曲线的各层位移角由下至上逐渐减小的分布特点,建议采用线型侧移曲线设计3层左右的低层自复位支撑钢框架;6层左右的多层自复位摩擦耗能支撑框架的位移角分布具有由下至上逐渐增大的特点,与弯曲型设计侧移曲线的特点相符,设计时建议采用弯曲型设计侧移曲线。(4)提出了自复位支撑钢框架结构直接基于位移的抗震设计流程,对比分析了基于力的抗震设计法和直接基于位移法设计的3层支撑结构在小、中、大震下层间位移角、残余位移角、基底剪力等抗震性能差异,以及两种设计方法下支撑对梁柱受力影响,结果表明,基于力的抗震设计所得结构支撑刚度更大,其在中小震下的抗震性能优于直接基于位移法设计的结构,但两个结构在大震下的抗震性能几乎相同,说明基于力的抗震设计偏于保守,而直接基于位移的抗震设计既能实现结构在大震下的性能目标,又能使设计更为经济;当支撑激活位移相同时,支撑刚度越大,则与支撑相连柱的内力需求更大;支撑采用人字形布置时,支撑参数对梁剪力和弯矩影响很小,但支撑刚度大的结构,其梁轴力需求也偏大。