高层斜交网格结构能够充分地利用结构构件的性能,减少材料用量和建设成本,成为高层建筑结构领域最受欢迎的新兴结构形式之一。高层斜交网格结构的研究集中于弹性阶段的受力特性、影响因素、网格计算理论、斜交角度和复杂节点等方面,而对地震作用下的性能研究还不够完善。传统斜交网格结构的消能能力和延性十分有限,一旦结构超出弹性范围,容易出现严重破坏,带来巨额修复成本。对斜交网格等弯曲型结构的地震力折减系数谱的研究也较为匮乏。因此,提升高层斜交网格结构的抗震性能和进一步研究弯曲型结构的地震力折减系数是非常必要的。本文旨在提升高层斜交网格结构抗震性能和安全性,研发新型斜交网格耗能机制和基于性能的高层斜交网格抗震设计方法,研究基于转角延性和曲率延性的弯曲型结构地震力折减系数谱,最终使高层斜交网格结构可广泛应用于高烈度地震设防区。主要研究工作如下:(1)设计一座位于洛杉矶市的30层传统斜交网格结构,建立详细的OpenSees分析模型,有效地模拟斜撑动力弹塑性失稳和失稳后的结构行为,对结构进行非线性静力(推覆)分析和动力时程分析以研究其耗能能力和动力特性,基于FEMAP695评估方法对其进行抗倒塌性能评估。(2)提出新型单防线带耗能梁段高层斜交网格结构体系,建立基于性能的单防线带耗能梁段斜交网格结构塑性设计方法,设计一座位于洛杉矶市的单防线高层斜交网格结构,进行非线性静力(推覆)和动力时程分析以验证新型耗能机制及设计方法的有效性,基于FEMAP695评估方法对新型单防线带耗能梁段高层斜交网格结构进行抗倒塌性能评估。(3)提出具有三线性荷载-位移相关关系的新型双防线带耗能梁段高层斜交网格结构体系。在基于等效能量的塑性设计方法的基础上,提出高阶振型能量修正系数,建立双防线带耗能梁段高层斜交网格结构塑性设计方法,设计一座位于洛杉矶市的双防线高层斜交网格结构以验证双防线耗能机制与性能水平,采用FEMAP695评估方法对所设计的结构进行抗倒塌性能评估。(4)采用双防线带耗能梁段高层斜交网格结构塑性设计方法设计3座位于洛杉矶市中心的24层斜交网格结构,斜交角度分别为54°、64°和70°,进行非线性静力(推覆)分析和非线性动力分析以研究斜交角度对新型斜交网格结构抗震性能的影响,采用FEMAP695评估方法研究斜交角度对新型斜交网格结构抗倒塌性能的影响。(5)为研究斜交网格等弯曲型结构的地震力折减系数谱,提出基于转角延性的非线性分析方法。引入地震力名义作用高度和带零长度弹簧单元的集中塑性计算模型,采用双周期标准化方法保持谱线峰值特征,研究结构基本周期、转角延性、断层距离、后期刚度系数和二阶振型等因素对弯曲型结构地震力折减系数谱的影响,建立转角延性与位移延性的相关关系,建立基于转角延性的弯曲型结构地震力折减系数和二阶振型影响指数简化计算公式,并应用于高层斜交网格抗震设计中。(6)提出基于曲率延性的非线性分析方法,研究结构基本周期、曲率延性、刚度比、薄弱层和二阶振型等因素对弯曲型结构地震力折减系数谱的影响,建立曲率延性和位移延性的定量关系,建立基于曲率延性的弯曲型结构地震力折减系数和二阶振型影响指数简化计算公式,并对比基于转角延性和基于曲率延性的地震力折减系数,分析耗能模式对地震力影响系数的影响。(7)作为斜交网格建筑内部竖向承重体系的重要组成部分,提出一种新型花纹钢板做上翼缘的钢-混凝土组合楼面梁,可增加建筑内部空间并配合新型斜交网格进行快速施工。进行11个试件的试验研究以探究花纹钢板-混凝土界面的抗剪性能和花纹钢板做上翼缘的钢-混凝土组合楼面梁的抗弯性能,分析构件的破坏特征、荷载-位移曲线和应变分布形式,提出新型组合梁的钢-混凝土界面抗剪承载力计算方法。