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针对大型火力发电厂主厂房框排架-普通支撑(F-B)结构在高烈度区存在的抗震能力不足，易出现结构薄弱层等问题，提出采用防屈曲支撑作为耗能装置的框排架-消能支撑(F-BRB)结构。在已有的防屈曲支撑构件研究工作基础上，从消能结构体系的力学模型、设计方法、减震方案效果、抗震性能对比试验、结构非弹性扭转效应等方面进行了研究。研究结果表明:该结构体系可有效提高框排架-支撑结构的抗震性能，可以满足规范中多道抗震防线及性态化设计的要求。 首先在已有防屈曲支撑构件试验的基础上，给出防屈曲支撑在消能结构体系中的抗侧刚度及屈服位移计算公式，并就防屈曲支撑的双线性及Bouc-Wen滞回模型给出相关建议，与构件试验的对比结果表明改进Bouc-Wen模型能较好模拟防屈曲支撑滞回性能。基于位移提出F-BRB结构体系的等效线性模型，并给出等效刚度、附加等效黏滞阻尼比、防屈曲支撑延性等设计参数的计算方法。 以某实际工程为原型结构，设计基于原支撑刚度、层间剪力比及降刚度三种方案并通过有限元软件分析减震效果。与原结构相比:三种方案均可有效降低结构顶点位移、基底剪力、层间位移角等地震响应。其中顶点位移平均减小16％，基底剪力平均减小20％，结构最大层间位移角由原结构的1/36降至1/96且分布更加合理。塑性铰分布规律表明消能结构体系可有效调整结构抗侧刚度及内力分布，防屈曲支撑耗能效果与结构层间位移分布相关，弯曲变形对耗能效果无直接贡献。综合考虑减震效果及经济性，降刚度方案为最优设计方案，并以其作为F-BRB子结构拟静力试验的原型。 基于原结构及降刚度设计方案，设计制作F-B及F-BRB子结构试验模型并进行拟静力试验。通过试验对比分析两种结构体系的破坏机制、滞回性能、刚度退化规律、层间变形及防屈曲支撑耗能能力。试验结果显示:F-B模型试件底层支撑在整体层间位移角1/250时发生受压屈曲，F-BRB模型试件中的防屈曲支撑在结构整体位移加载至1/150时无明显屈曲变形，整体力-位移曲线表现出良好的耗能能力。F-BRB可显著改善F-B模型结构中存在的拉压不对称现象，最终加载工况F-BRB刚度退化系数较F-B结构偏大11.7％。F-BRB模型正反向加载时的等效黏滞阻尼系数相差较小，且均大于F-B模型。F-BRB模型在大位移加载时各层层间位移角分布较F-B模型更加合理，ABAQUS有限元分析结果表明去除梁上楼板可能导致梁与支撑连接节点产生扭曲失稳。 对称的混凝土框架-支撑结构(RC-B)及混凝土框架-防屈曲支撑结构(RC-BRB)试验结果表明普通支撑屈曲显著增大了结构层间扭转角，虽然普通支撑还能继续承受拉力和一定程度的压力，但因拉、压性能差异较大，整个结构振动明显增加，扭转随之加剧。而RC-BRB结构中的防屈曲支撑，自始至终保持其原位直线状态，屈服后滞回耗能明显、稳定，保持了楼层扭转较小的状态，设置防屈曲支撑是减小非弹性扭转的有效的措施。弹塑性时程分析表明，框排架-普通结构在非弹性阶段的扭转动力响应放大倍数明显高于侧移响应放大倍数，普通支撑屈益是造成非弹性扭转并突增的主要原因。非弹性扭转不但增加整体结构扭转及剪切变形，也明显增加承重构件的扭矩及剪力。在中震烈度和大震烈度下，防屈曲支撑既可明显消减地震响应，还可降低非弹性扭转。 钢筋混凝土主厂房消能减震方案在罕遇烈度地震作用下结构基底剪力较原结构减小10％左右，但层间位移对比结果表明由于整体结构的位移较小，结构刚度冗余，防屈曲支撑尚未能充分发挥减震作用，故消能减震效果低于钢结构主厂房。 综上，高烈度区的火电厂主厂房采用框排架-防屈曲支撑结构体系既能提高结构性态水平，同时也具有一定的经济效益，从而能满足“安全”、“高效”、“经济”“环保”的建筑理念。