摇摆桁架—钢框架结构作为自复位结构的一种,其特点是摇摆桁架柱脚通常采用铰接或半刚性连接,而主体钢框架结构柱脚大部分仍采用刚接形式。然而,现有研究表明,摇摆桁架—钢框架结构的损伤演化规律为:主体框架柱脚首先形成塑性铰,然后耗能构件进入塑性,最后是框架梁端和其它构件屈服。可见,主体框架柱脚发生塑性屈服的失效模式并不符合自复位结构的设计理念,在罕遇甚至极罕遇地震下,也很难保证结构的抗倒塌能力。为此,本文提出采用新型柱脚节点的摇摆桁架—钢框架结构体系,该结构的桁架柱脚采用预应力筋和弹簧作为自复位构件,实现结构的自复位性能;框架柱脚采用屈曲约束钢板作为耗能构件,并通过合理设计实现柱脚的半刚性连接构造,以期该结构能够降低柱脚发生塑性破坏的概率,减小结构残余变形,提高结构体系的震后可恢复性。本文主要研究内容如下:(1)新型桁架柱脚节点的设计与自复位性能分析:提出了采用预应力筋和弹簧的新型柱脚节点,采用ABAQUS建立了20个三维精细化有限元模型,对比分析了新型柱脚与传统柱脚的初始刚度、极限承载力及自复位性能;基于预应力筋初始值、预应力筋数量、仅布置弹簧、仅布置预应力筋、预应力筋+弹簧以及预应力筋全高和半高布置等参数,分析桁架柱脚节点的自复位性能;基于分析结果给出了预应力筋和弹簧的设计建议,并论证了新型柱脚节点应用到摇摆桁架的可行性。(2)框架柱脚节点耗能机制分析:建立了10个采用屈曲约束钢板的柱脚节点有限元模型,基于厚度比、净宽比、轴向刚度比等参数,分析节点的初始刚度、耗能能力以及极限承载力;并论证了该节点设计的合理性。(3)结构抗地震倒塌能力分析:采用Pushover方法分析8层3跨钢框架结构与采用新型柱脚节点的摇摆桁架—钢框架结构的延性和抗倒塌能力;采用增量动力分析方法并基于倒塌裕度比,对两种结构的抗倒塌能力进行了评价。(4)结构地震损伤分析:根据增量动力分析结果,基于HAZUS给出的四种破坏状态,采用结构损伤改善指标对两种结构的地震损伤进行定量对比分析。选取22条地震动,对两种结构在中震、大震下进行弹塑性时程分析,基于损伤集中系数、峰值层间位移角以及残余层间位移角等参数,对两种结构的抗震性能进行评价。通过本文研究发现:采用新型柱脚节点的摇摆桁架—钢框架结构作为摇摆结构的进一步改进和完善,能显著降低地震损伤,并提高钢框架结构的延性、抗倒塌能力和功能可恢复性。