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太原博物馆主楼为弱连体结构，结构形式采用钢框架与钢筋混凝土剪力墙的混合结构，其特点为扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续等，属于超限工程。针对本结构的特点，采用基于性能的设计方法，对重点部位制定了性能目标。
采取了设置楼面水平支撑和加强墙体约束边缘构件等抗震加强措施。针对弱连体结构，对整体结构进行非线性时程分析，结果表明弱连接连廊对主楼影响较小，可以采用单塔的反应谱分析结果作为主要构件的设计依据。针对薄弱部位，要求独立承担本区域的多遇地震作用。同时进行了静力弹塑性推覆分析、竖向地震分析、斜柱引起的钢梁轴力以及钢梁与剪力墙的连接节点分析。结果表明，结构和构件能够满足预定的性能目标，结构在各种地震水平下能够保证相应的功能水平。