自复位结构作为“可恢复功能结构”的一种形式,不仅能够减轻结构在地震中受到损伤并防止结构倒塌,而且在地震后能够迅速地恢复建筑使用功能。自复位结构的经济性和恢复建筑功能的快捷性等优越性主要体现在震后修复再生方面,从建筑的全寿命周期成本来考虑,是一种具有发展潜力的新型结构形式。但现有的自复位构件构造较为复杂,传力机理尚不明确,并且研究成果主要集中在构件层次上,缺少系统地针对整体结构的抗震设计方法。本文分别从构件层次和结构层次出发,系统开展了设置自复位构件的钢框架结构抗震性能及设计方法研究,主要研究内容如下:（1）设计并制作了设置自复位钢梁的单层单跨框架试件,采用类似于屈曲约束支撑的消能杆作为耗能构件,在分析其受力机理的基础上,进行了四组设置不同型号消能杆的自复位钢梁框架低周往复荷载试验,对比分析了试件的受力过程、耗能能力和复位能力。结果表明,结构具有良好的抗震性能,水平力卸载后,对消能杆进行更换,结构可迅速恢复抗震性能,实现了预期的设计目标。（2）设计并制作了自复位钢柱脚试件,采用消能杆作为耗能构件,在分析其受力机理的基础上,进行了四组不同型号消能杆和不同轴压比条件下的自复位钢柱脚节点低周往复荷载试验,对比分析了试件的受力过程、耗能能力和复位能力。结果表明,钢柱脚节点具有良好的抗震性能,水平力卸载后,对消能杆进行更换,节点可迅速恢复抗震性能,实现了预期的设计目标。（3）采用ABAQUS有限元软件建立了自复位钢梁框架和自复位钢柱脚的精细化分析模型,并与荷载试验结果进行比较,验证了有限元模型的有效性。在此基础上,进行了自复位构件的抗震性能参数化分析,研究了预应力钢绞线截面面积、预应力钢绞线初始应力、消能杆截面面积等设计参数对结构抗震性能的影响规律。（4）针对自复位钢框架整体结构抗震性能分析,提出了基于ABAQUS平台的自复位双单元法,对主体结构中的自复位构件进行简化模拟,通过与试验结果进行比较,验证了该方法的有效性。基于提出的自复位双单元法,分别建立了设置自复钢梁、自复位钢柱脚和自复位单层框架结构模型,对比分析了自复位构件不同布置形式下结构的抗震性能,提出了自复位构件在整体结构中的优化布置形式。（5）结合设置自复位构件的框架结构特点,提出了针对该结构形式的抗震性能化设计方法,即基于四水准抗震设防目标的抗震性能化设计方法。区别于传统的三水准抗震设防目标,四水准抗震设防目标为:“小震不坏,中震基本完好,大震可修复,极震不倒塌”。另外,定义了地震动作用水准、抗震性能水准和结构的极限状态,确定了结构的抗震性能设计目标和性能设计指标,给出了四水准抗震设防目标的实现方法。提出了设置自复位构件的钢框架结构的性能化设计步骤,并给出了设计流程图。（6）在既定的抗震性能目标下,以一栋设置自复位构件的钢框架结构为对象进行了抗震性能化设计,并与相同布置的传统钢框架结构进行了罕遇地震和极罕遇地震作用下的抗震性能对比分析。相较于传统框架结构,设置自复位构件的框架结构最显著的特点在于能够为结构提供自复位能力,能够有效地控制震后结构的残余变形,并且通过自复位构件中的耗能构件耗散地震能量,从而避免了主要结构构件的破坏。