多次地震实测表明,隔震结构可显著降低建筑物的破坏,维持建筑功能,减小建筑物的损失,但如何明确隔震技术对建筑物地震损失的影响,或者以建筑物地震损失最小作为评判隔震设计优劣的标准,目前的设计方法及结构抗震性能还无法考虑。隔震结构设计通常进行确定性分析,并以上部结构减震系数和隔震层位移作为性能指标,由于地震动及结构动力特性的不确定性,确定性动力分析和结构性能参数并不能很好的评估隔震结构预期地震损失。因此,本文引入“修复成本比”的概念,修复成本比是指地震中结构的预期修复成本与结构总成本之比,修复成本比越小,说明结构预期损失越小,结构的抗震性能越好。而以修复成本比最小作为优化目标进行的隔震结构设计,可以考虑地震动及结构动力特性的不确定性,同时将结构设计参数与结构性能参数直接联系起来,明确了隔震结构参数对建筑物地震损失和抗震性能的影响,更利于工程人员及业主进行方案选定和决策。本文给出了一种基于修复成本比的隔震结构设计方法,主要研究内容如下:(1)给出结构修复成本比的概念和计算方法,结构修复成本比与结构各破坏状态下的失效概率有关,也与结构构件的造价有关。(2)对隔震结构建立非线性的三维有限元模型,通过增量动力分析(IDA),得到隔震结构各破坏状态的失效概率。(3)分析不同的隔震支座布置方案的易损性曲线,由此得到隔震结构的统一修复成本比函数面。(4)以结构修复成本比最小作为目标函数,采用多种群优化方法,完成基于修复成本比的隔震结构优化设计。通过以上研究,得到以下主要结论:(1)隔震结构各极限状态的易损性曲线均满足正态分布。在小的地震动作用下,隔震结构的上部结构和隔震层几乎不会发生破坏;在设防地震时,隔震结构的上部结构和隔震层均发生较小破坏;在罕遇地震时,隔震结构的上部结构和隔震层均发生轻微破坏,隔震对结构的保护仍比较有效;在极罕遇地震时,上部结构发生中等破坏,但结构不会失稳倒塌,隔震支座会有较大概率的破坏,隔震层的失效概率大于上部结构失效概率。(2)修复成本比与结构失效概率有关,可作为隔震结构的性能指标。不同的隔震方案具有统一的修复成本比函数面。隔震结构的统一修复成本比函数可表示为上部结构层间位移和隔震支座最大剪切变形的函数。利用统一修复成本比函数,不需要计算结构的失效概率,仅需求解结构的EDP值就可直接得到结构修复成本比,极大地简化了设计过程。(3)以结构的修复成本比最小作为优化目标,利用多种群遗传算法进行优化,编程采用SAP2000与MATLAB遗传算法工具箱相结合,实现了基于修复成本比的隔震结构优化设计。通过一个隔震工程实例,分析得到优化方案。与原设计方案相比,优化方案的各性能参数和各极限状态下的结构失效概率均减小,在设计使用年限内,小震、中震、大震对应的修复成本比均有所降低,小震时降低最明显,可达61%,总的修复成本比可降低48%。说明该方法优化结果合理,可有效提高隔震工程的设计质量和设计效率。