鉴于传统钢框筒结构在地震作用下耗能能力差且震后修复难度大的问题,课题组结合了可更换剪切型耗能梁段优良的耗能能力和震后易修复能力、钢框筒结构抗侧刚度大且震后残余变形小、高强钢承载力高并节省材料等优点,提出了带H形截面可更换耗能梁段的高强钢框筒结构（HSS-SFT-RSL）,即在裙梁的跨中位置合理设置易于更换的剪切型耗能梁段,其中耗能梁段采用屈服点较低且延性较好的钢材,其余构件采用高强钢材。为了研究该新型结构体系基于性能的抗震设计方法,本文主要进行了以下研究工作:首先,遵从现行规范的设计原则,采用传统设计方法精细设计了三个不同层数的HSS-SFT-RSL原型结构,并对其进行了静力弹塑性分析,结果表明:设计合理的HSS-SFT-RSL结构是典型的双重抗侧力体系,具有理想的屈服顺序和整体破坏模式,即多遇地震下各构件均保持弹性;设防地震下部分楼层的耗能梁段作为第一道抗震防线开始进入塑性,耗散地震能量;罕遇地震下各层耗能梁段均可参与耗能;结构最大层间侧移角达1/50时,非耗能梁段跨的裙梁作为第二道抗震防线其端部开始出现塑性铰;极限点处,结构塑性损伤集中在耗能梁段和裙梁,而柱端基本未出现塑性铰。其次,考虑结构层数、近场地震的速度脉冲作用和远场地震的加速度循环效应,采用动力弹塑性分析法得到了具有理想屈服模式的HSS-SFT-RSL结构在弹塑性状态下的层剪力分布规律,在指数分布模式的基础上分别给出了HSS-SFT-RSL结构在近、远场地震作用下的弹塑性层剪力分布公式,并与各国现行规范中已有的分布模式进行对比,结果表明:近、远场地震动对HSS-SFT-RSL结构的层剪力分布影响较大,在设计时予以区分是必要的;本文提出的层剪力分布模式在精度上优于其他模式,可为HSS-SFT-RSL结构基于性能的设计方法提供依据。随后,基于能量平衡原理,以理想的整体破坏模式和目标位移为性能目标,分别考虑两道抗震防线在预定水准地震动作用下的非线性行为,提出了HSS-SFTRSL结构基于性能的塑性设计方法（PBPD）,分析表明:采用PBPD法设计的HSSSFT-RSL结构具有良好的抗震性能,结构呈现预期的整体破坏模式,符合“多道防线”和“强柱弱梁”的抗震设计理念;在罕遇水准地震下,各层耗能梁段均能参与耗能,层间侧移角沿高度分布均匀,且结构的残余层间变形较小,可实现耗能梁段的更换,有利于结构震后功能的快速恢复;引入HSS-SFT-RSL结构弹塑性状态下的层剪力分布模式后,根据PBPD法得到的设计层剪力可准确预估结构在弹塑性阶段的内力分布和需求;相较于传统设计方法,PBPD法无需进行复杂的迭代和计算即可实现预定的性能目标。最后,在相同设计条件下,依据PBPD法设计了不同层数的三组含可更换剪切型耗能梁段的高强钢框筒结构（HSS-SFT-RSL）和含可更换剪切型耗能梁段的普通钢框筒结构（CS-SFT-RSL）,分别对其进行静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析,对比了二者的抗侧刚度、承载力、破坏模式、层间侧移与层间残余变形分布以及用钢量。结果表明:PBPD法可保证二者均实现理想的破坏模式;HSS-SFT-RSL结构的承载力高于CS-SFT-RSL结构,但抗侧刚度略低;虽然HSS-SFT-RSL结构层间侧移角和残余变形略大于后者,但均符合规范要求和耗能梁段可更换限值,二者具有相当的震后修复能力;HSS-SFT-RSL结构可以比CS-SFT-RSL结构节省16%左右的钢材。