防屈曲支撑是一种利用软钢屈服来消耗地震能量的支撑构件,其兼具普通支撑和金属阻尼器的优点,小震下能够给结构提供附加刚度,大震下能实现全截面屈服消耗地震能量。防屈曲支撑的构成比较简单,主要由耗能内芯以及约束内芯屈曲的约束构件两部分组成。但是其屈曲机理却较为复杂,因为防屈曲支撑的整体与局部稳定性不仅与支撑的刚度、强度、内芯与约束构件的初始缺陷密切相关,而且受到内芯的弹塑性变形、内芯加强段、间隙以及内芯与约束构件间摩擦力等的影响,因此防屈曲支撑的分析与设计方法引起了相关学者的广泛兴趣。本文主要研究防屈曲支撑内芯屈曲机理以及在此基础上建立的支撑整体稳定设计方法,主要研究内容及结论如下:(1)对组合钢管混凝土式防屈曲支撑进行了五个试件的试验,包括足尺截面短试件试验、足尺试件试验、防屈曲支撑组合件试验以及对其构造形式改进后进行的波形验证试验。较为详细地介绍了这种形式防屈曲支撑的加工过程,指出了生产过程中需要注意的问题,通过试验发现了加工中容易出现的错误。对所提出的支撑形式进行了改进以使其应用到波形验证试验中,在内芯表面粘贴应变片测量了内芯在加载过程中的应变变化。(2)对防屈曲支撑的内芯屈曲机理进行了研究,建立了简化的防屈曲支撑分析模型,该模型假设约束构件为刚体且无初始缺陷,内芯为无初始缺陷的直杆。通过内芯的平衡微分方程及其边界条件,得到内芯挠度曲线和内芯与约束构件间接触力的表达式。通过对内芯弯矩的分析发现了其一点接触到两点接触转化的规律,本文给出了其临界力并进一步揭示了其向更多点接触转化的一般规律。对多点接触状态给出了接触点之间距离的表达式与最大接触力的公式,并据此给出了约束构件最大弯矩的计算公式,这是防屈曲支撑研究方面首次根据接触力与波长直接计算得到约束构件的最大弯矩。之后,给出了固结支撑的推导结果,并利用有限元软件对本章所提铰接及固结防屈曲支撑的波形变化过程与接触力公式进行了有限元验证。最后,利用有关学者对于压杆屈服后模量的理论,将弹性分析的结果扩展到塑性阶段,使用有限元模型的分析比较了折合弹性模量和切线模量的计算结果与模拟值的差别,给出了内芯屈服后模量取值的建议。(3)提出了一种考虑内芯屈曲模态的防屈曲支撑整体稳定设计方法,将简化的防屈曲支撑分析结果扩展到更一般性的情况。分析中引入了约束构件的刚度,因此考虑了约束构件变形,同时考虑了内芯加强段的影响。对内芯与约束构件同时列出平衡微分方程,并根据二者之间的变形协调条件得到一点与两点接触时内芯的挠度曲线,并得到内芯与约束构件接触力、约束构件最大弯矩和加强段最大弯矩的表达式。对其中使用的接触点处内芯切线斜率为零与弯矩为零的假设进行了参数分析验证,之后利用多点接触下约束构件的受力特征,将两点接触的分析扩展到更多点接触的情况,从而得到了更一般性的结论。为了简化计算过程,提出了计算最大接触力、约束构件和加强段最大弯矩的统一公式,并给出了约束构件与加强段的设计准则。(4)建立了带有端部的防屈曲支撑有限元模型,并在该模型中考虑约束构件变形,对本文所推导的结论进行了验证。在有限元分析中,首先检验了内芯由一点接触到多点接触的发展过程;然后,对内芯与约束构件间接触力的公式以及接触点之间的距离公式进行了检验,以验证其在考虑约束构件变形和加强段影响时其结论是否可用;最后,对约束构件弯矩等结论进行了检验。在有限元分析之后,利用本文所介绍的五个试件的试验结果对波长计算公式进行了验证。在完成了对本文理论的检验之后,对影响约束构件弯矩与加强段弯矩的关键参数进行了分析讨论,并与已有的相关设计方法进行了对比。