将耗能梁段与偏心支撑钢框架进行分离式设计,不仅刚度、延性、耗能性能不会降低,而且有利于震后快速修复,达到快速投入使用的目的。但传统的可替换耗能梁段在研究过程中发现以下弊端:（1）端板连接型耗能梁段在罕遇地震作用下不可避免地会产生端板焊缝撕裂破坏,导致结构体系产生脆性破坏;（2）腹板连接型耗能梁段在地震作用下会产生翼缘扭曲过度这一失稳现象,给震后耗能梁段的替换与修复带来不利影响。为解决上述问题,同时符合现代研究学者追逐快速生产、快速装配的发展理念,提出一种基于机械连接形式的齿合式连接,形成带可替换齿合式耗能梁段K形偏心支撑钢框架结构体系。基于机械连接形式的齿合式连接不仅保证了耗能梁段的可替换性,而且避免了传统耗能梁段由于脆性断裂过早失效以及变形过大导致的震后难以修缮等问题。同时。这种连接契合第三次工业革命信息技术的理念,可以利用计算机控制的先进制造技术,如高清等离子、激光和水射流切割进行加工快速生产。为研究带可替换齿合式耗能梁段K形偏心支撑钢框架的力学性能和抗震性能,本文采用试验及有限元相结合的方式,对3榀1/3缩尺的试件进行拟静力循环加载试验,得到整体结构的承载能力、刚度、破坏模式、延性、耗能机理、塑性开展与分布和变形情况,探究其受力性能和破坏机理,明确结构的强度和刚度退化规律,总结带可替换齿合式耗能梁段K形偏心支撑钢框架结构的力学特性与抗震性能。随后在有限元分析软件Abaqus中建立32榀带可替换齿合式耗能梁段K形偏心支撑钢框架的数值模型,深入研究了耗能梁段腹板是否开齿、腹板开齿高厚比、腹板开齿宽厚比、翼缘开齿宽厚比、连接角钢厚度、不同支撑类型、是否设置加劲肋、不同耗能梁段长度以及长度比对其耗能性能、承载能力、初始刚度、刚度退化、塑性转角与应变硬化效应的影响规律,最后通过将试验与有限元结果进行对比,验证有限元模型的准确性。得到结论总结如下:（1）带可替换齿合式耗能梁段K形偏心支撑钢框架在齿合式连接方式下耗能性能良好,尽管在腹板开齿情况下耗能性能略有降低,但是整体结构的初始刚度、承载能力以及塑性转角能力得到一定程度提高。（2）有限元应力云图结果与试验研究结果表明,腹板开齿参数对结构体系的抗震性能具有一定影响:腹板开齿高厚比由10降低至6,结构的承载力、初始刚度、塑性转角能力降低;腹板开齿宽厚比分别为2.5、3.8、5.0时,结构的各项力学性能与抗震性能呈现先升后降趋势。建议在满足抗震规范前提下,将腹板开齿高厚比尽量做大,且在腹板对角处将开齿高度尽量做高,增大耗能梁段与框架梁之间传力效率;本文中建议腹板开齿宽厚比设计为3.8。（3）经有限元研究表明,翼缘开齿宽厚比与连接角钢厚度这两个参数对结构的力学性能与抗震性能影响不大。因此只需在设计中满足现行规范要求即可,不用进一步细化设计。（4）通过引入带接触环的双钢管约束屈曲支撑,带可替换齿合式耗能梁段K形偏心支撑钢框架的塑性转角能力得到提高,达到防屈曲变形的效果。（5）齿合式耗能梁段与传统可替换耗能梁段相同,影响力学性能与抗震性能比较重要的参数为设置加劲肋与耗能梁段长度比。经研究表明,设置加劲肋的齿合式耗能梁段的力学性能与抗震性能更好;且长度比为1.29时结构在循环荷载作用下承载能力更高。建议齿合式耗能梁段按照规范设计加劲肋,选取长度比为1.29。（6）影响带可替换齿合式耗能梁段K形偏心支撑钢框架体系应变硬化效应最主要因素为支撑类型、加劲肋设置与长度比;腹板开齿高厚比对结构超强系数影响很小;腹板开齿宽厚比、翼缘宽厚比、连接角钢厚度基本无影响。（7）经试件ERT-4s到试件ERT-5s的替换试验表明,整个替换过程简单,时间较短,证明了齿合式连接可替换性的可行性,降低了修复结构的成本。