偏心支撑钢框架结构具有抗侧刚度大、延性好等优点,被广泛应用到多高层建筑中。但这种结构体系存在如下缺点:(1)耗能连接件作为框架梁的一部分,发生罕遇地震之后对耗能连接件的修复及替换比较困难;(2)多遇地震产生的弹塑性变形的累积效应无法预知,增加了后期震害损伤程度的评估难度。针对偏心支撑钢框架的上述缺点,本文提出了腹板连接型可替换耗能连接偏心支撑钢框架结构。该结构中将耗能连接与框架梁分离设计,并通过高强螺栓进行连接;同时将传统的偏心支撑替换成带接触环的双钢管约束屈曲支撑。分离式结构体系具有如下优点:(1)在保证框架梁截面尺寸不变的情况下,耗能连接的截面尺寸与长度有更大的选择空间;(2)罕遇地震之后产生的非弹性变形集中在耗能连接上,保证框架中其余构件的安全性,降低了后期安全性评估的难度;(3)通过高强螺栓将耗能连接与框架梁拼接在一起,方便了灾害之后对耗能连接的替换。综上,腹板连接型可替换耗能连接偏心支撑钢框架对于实现建筑装配化、结构安全性评估及灾后加固具有重要意义。本文通过有限元软件ABAQUS建立模型,并给模型施加单调及循环荷载,利用得到的荷载-位移曲线,分析加劲肋间距、截面尺寸、耗能连接长度等参数对于耗能能力、承载力、刚度等力学性能的影响。随后,通过对1/3缩尺模型的框架进行试验研究,对试验得到的滞回曲线、应力分布及变形情况进行分析。结合有限元分析结果及试验结果进行了以下研究:(1)建立了25榀腹板连接型可替换耗能连接偏心支撑钢框架有限元模型。在单调荷载作用下,对影响框架力学性能的加劲肋间距、截面尺寸、耗能连接长度等因素进行了相关研究。(2)对有限元模型在循环荷载作用下进行分析,利用得到的荷载-位移曲线,分析加劲肋间距、截面尺寸、耗能连接长度等参数对于耗能能力、承载力、刚度及塑性转角等力学性能的影响,研究发现该框架结构具有耗能能力良好、抗侧刚度大、塑性变形能力好等优点。(3)在有限元分析的基础上对10个可替换耗能连接在3榀框架上进行替换试验,通过给框架施加循环荷载,得到了框架的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线及应力分布和变形情况,发现偏心支撑框架的滞回曲线饱满,抗震性能良好;框架中只有耗能连接发生塑性变形,框架中其余构件均处在弹性阶段,实现了耗能连接的可替换性。(4)将试验结果与有限元分析结果进行对比,发现两者吻合度较高,滞回曲线形状比较相近,通过应力分析及变形情况得到的破坏模式相同,可替换耗能连接可以有效的控制整体框架的强度、刚度,起到保险丝的作用,说明利用有限元进行框架模拟具有可行性。