强震下建筑结构发生的严重损伤与倒塌破坏是造成震后巨大经济损失和人员伤亡的主要根源。以往研究中,建筑结构的地震反应数值分析很少考虑损伤累积效应与失效破坏准则,这样势必影响建筑结构地震反应的计算精度。本文从连续介质损伤力学和微观空隙发展理论出发,研究强震作用下钢结构的损伤机理。损伤宏观体现为材料屈服强度和刚度的下降,因此将损伤引入到钢材的本构模型中以考虑材料强度与刚度的退化;损伤又源于材料不可恢复的改变,通过损伤演化方程联系损伤和不可恢复的塑性变形。本文的主要工作内容与取得成果如下:(1)基于现有的非线性连续介质损伤力学原理和微观空隙发展理论,将损伤因子和失效准则引入到Krieg & Key材料本构模型中,来表征钢材在强震作用下强度和刚度的退化,并编制基于有限元软件LS-DYNA的材料子程序以实现数值分析。应用有限元软件LS-DYNA建立已有试验结果的钢柱数值模型,比较数值模拟结果与试验结果,验证引入损伤因子和失效准则的本构模型的正确性和适用性。(2)采用本文改进的Krieg & Key材料本构模型对强震下的钢柱地震反应进行数值模拟分析,揭示钢柱强震下的损伤演化过程和破坏机理。结果表明,与未考虑损伤累积效应相比,考虑损伤累积效应时钢柱竖向承载力明显降低、柱顶峰值位移和残余位移增大以及非线性耗能能力下降。(3)采用本文改进的Krieg & Key材料本构模型分别对为3层、9层、20层三个典型钢框架模型进行地震反应分析,揭示钢框架结构的损伤演化过程和破坏机理。结果表明,底部几层框架梁首先屈服并产生损伤,随后底部几层框架柱屈服并产生损伤,最后由于底层柱的弯曲破坏导致结构倒塌。