随着我国经济的发展,高层建筑大量涌现,它们既缓解了城市用地紧张的局面,又美化了城市景观。但与此同时也给结构抗震人员带来许多新的尖端课题。应当说我们对这些结构在大震作用下的性能表现还知之甚少,怎样进行高层结构大震三维反应分析以满足规范第二阶段抗震设计要求以及如何评价它们的大震性能是亟待解决的课题。以此为主题,本文进行了三个方面的研究:1)基于等位移原理,研究了高层结构在强震作用下弹性位移反应和弹塑性位移反应之间的关系,探索了利用前者分析结果估计后者的可行性和方法;2)对钢筋混凝土高层建筑弹塑性地震反应分析方法进行了研究,在STM(Strut-and-Tie Model)模型的基础上,提出了一种简化拉压杆单元模型,以若干实例对模型的模拟效果加以检验;3)进行了一个十九层1:10钢筋混凝土框架-剪力墙结构模型地震模拟试验,研究了该结构的抗震性能,总结分析了主要试验结果。论文主要研究内容和成果概述如下。1.研究了高层结构弹性地震反应与弹塑性地震反应之间的关系。选用五个钢筋混凝土高层结构实例,输入二十条不同场地条件的地震波,地震动峰值从小逐步增加,直到0.8g。共进行了数千次不同地震强度下的结构弹塑性和弹性时程反应分析。结果表明,结构位移反应在不同地震动作用下,表现有较大不同,有时弹塑性反应大于弹性反应,有时则相反。具体对结构总位移角而言,弹塑性反应的平均值与弹性反应十分接近,因此用后者估计前者是完全可行的。结构弹塑性最大层间位移角反应在弱和中等非线性阶段,其平均值与弹性反应亦十分接近;在强非线性阶段,其平均值大于弹性反应,通过数据拟合,给出了一个强非线性阶段根据弹性最大层间位移角计算弹塑性最大层间位移角反应的估计公式。在目前还没有实用的高层建筑大震弹塑性反应分析方法之前,上述成果为我们提供了一个简便、实用的弹塑性反应估计方法。2. STM模型(国内也有人称其为拉压杆模型)是一种由钢筋拉杆、混凝土压杆与混凝土结点所构成的桁架结构来替代钢筋混凝土结构的计算模型。本文基于STM模型,提出了一种用于剪力墙弹塑性反应分析的简化拉压杆模型。该模型是由两侧链杆单元(每侧分别由钢筋链杆和混凝土链杆组成)、中部的斜杆单元(由钢筋斜杆和混凝土斜杆组成)和上下无限刚梁铰接构成。除了无限刚梁外,模型的其余杆单元均为仅有轴向滞变关系的二力杆单元。推导给出了模型各杆的等效横截面积计算公式,从而可方便地确定各杆刚度。用上述剪力墙简化拉压杆模型进行了三个实例分析,分别为悬臂剪力墙弹性静力反应分析、三层剪力墙弹塑性静力反应分析和十九层1:10钢筋混凝土框架-剪力墙结构模型地震时程反应分析。结果表明第一个实例与理论结果、后两个实例与试验结果分别具有较好的相关性,说明该模型用于模拟剪力墙弹塑性反应分析是可行的。3.进行了一个十九层1:10钢筋混凝土框架-剪力墙结构模型地震模拟试验。共进行了57次地震动试验和不同阶段的7次模态试验,得到了大量的试验数据和结果,提供了钢筋混凝土框架-剪力墙结构的最大位移角与结构破坏程度的量化关系等初步分析结果,并结合模型输入与输出的相关参数,分析了模型破损的原因,综合评定了结构抗震能力,为改进高层结构抗震设计提供建议。