弹塑性数值子结构方法充分利用大型复杂结构局部非线性的特征,将大型复杂结构非线性问题分解为中等规模主结构的线弹性分析和局部构件隔离子结构的非线性分析,从而兼顾计算精度和效率且能进一步研究结构在地震损伤和破坏过程中局部损伤的力学机理和跨尺度演化机制。在弹塑性数值子结构理论方法中,建立精细化隔离子结构是非常重要的一部分。防屈曲支撑构件(BRB)具有良好的延性及耗能性能,正日益普及于高层抗震结构中。基于此,本文对防屈曲支撑构件(BRB)发展精细化子结构模拟方法,研究BRB数量、位置等对装配防屈曲支撑高层钢结构整体响应的影响,并通过与基于Newton-Rapshon(NR)迭代求解的传统有限元分析方法对比验证弹塑性数值子结构方法的精度和效率。另一方面,由于有限元法不易模拟混凝土细观的开裂行为等,导致基于有限元法的数值子结构方法无法精确模拟以混凝土材料为主的关键构件的局部损伤及演化路径。因此,本文采用宏观有限元-细观离散元耦合跨尺度分析方法对混凝土构件进行精细化模拟,并提出基于直接微分法对模型进行跨尺度响应敏感性分析。该方法是对跨尺度响应分析方法的一种补充,可进一步探讨细观参数对细观尺度响应和宏观尺度响应的影响。最后,本文基于有限元框架提出一种新型细观混凝土分析模型,考虑混凝土拉压、弯曲和剪切三者间的耦合关系,并在有限元开源软件OpenSees中编程实现。通过对混凝土试样进行数值模拟,从定性和定量两方面验证模型的可靠性和准确性。该模型为数值子结构方法中的混凝土构件精细化模拟提供新的分析工具。