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近20年来,我国建筑业迅猛发展,建造了一大批高层和超高层建筑；另一方面,我国位于世界两大地震带的交界处,地震灾害频发。历次震害分析表明：建筑物倒塌是生命损失和人员伤亡的主要来源,通过分析结构在地震作用下的失效过程及失效模式,对结构失效模式进行优化可提高结构的抗震性能,有效地延缓或阻止结构失效。本文基于结构的性能,针对高层钢框架结构失效模式的识别与优化方法进行了研究。主要研究工作如下：(1)本文定义了损伤和滞回耗能两个性能指标,以增量动力分析(IDA)方法为基础,提出基于性能的钢框架结构失效模式识别方法,并以性能指标为目标函数,以构件截面尺寸作为变量,建立钢框架结构失效模式多目标优化方法。在多条地震波作用下,对一个20层benchmark钢框架结构进行了失效模式识别与优化分析,结果表明,以损伤和滞回耗能作为评价指标的基于性能的钢框架结构失效模式识别方法能有效识别最不利地震作用下的结构失效模式,基于性能的失效模式多目标优化方法能够显著提高结构整体的抗震性能。(2)本文根据结构在临界失效时层间位移角沿层的变化规律,对地震输入下结构的失效模式进行分类。提出基于概率的地震失效模式识别方法,得到各失效模式下结构失效概率关系表达式,并对各失效模式下结构的安全储备能力进行评价。基于Opensees平台,对一个20层benchmark钢框架结构模型进行数值分析,结果表明,根据关键层的损伤状态可以合理地划分失效模式,基于概率的地震失效模式识别方法能有效的判别结构发生各失效模式的概率大小。(3)本文通过定义结构失效时构件的截面损伤指标计算各失效模式下截面的重要性影响系数,同时考虑构件的重要性系数,建立了失效模式多目标优化的目标函数。定义损伤耗能比参数(EDR),选取较不利的地震动作为优化时的地震动输入,对一个20层benchmark钢框架结构模型失效模式进行多目标优化,结果表明,损伤耗能比能较好地评价结构在各地震动作用下的性能,考虑截面重要性系数的基于性能的多目标优化方法能更好地分配构件截面,降低结构成本,减小结构损伤的同时使结构耗能能力显著增强。