近年来,随着国民经济建设的快速发展,大型重要工程结构不断涌现,高强混凝土结构的使用也日趋广泛。但是大量震灾调查表明,无论是钢筋高强混凝土柱还是薄壁钢管高强混凝土柱在强烈地震作用下往往发生脆性的剪切破坏,不能充分利用其延性来消耗地震输入能量。因此,需要从结构设计、构造措施以及材料性能等方面研究提升高强混凝土结构构件抗震性能的方法。超高性能混凝土是一种具有卓越力学性能的水泥基复合材料,将其应用于工程结构抗震领域是有益的尝试,但是目前针对超高性能混凝土结构构件抗震性能的研究仍然较少,并不足以指导工程实践。因此,本文通过大量材料与模型实验、数值模拟以及理论分析对高强钢筋超高性能混凝土柱和薄壁钢管超高性能混凝土柱的抗震性能开展了系统研究,为超高性能混凝土结构抗震设计提供参考依据。主要研究工作和创新成果包括以下几个方面:(1)研发了一种抗压强度≥150MPa,抗弯强度≥20MPa的超高性能混凝土,通过抗压试验和抗弯试验研究了钢纤维和纳米材料对其力学性能的影响。研究结果表明,在配制超高性能混凝土时应合理选择纳米材料种类。同时,钢纤维能够显著提升超高性能混凝土的力学性能,且掺量越大提升效果越显著,在相同掺量的情况下,螺旋形纤维的提升效果最好。建立了超高性能混凝土圆柱体试件的细观有限元模型,在验证模型有效性和适用性的基础上分析了超高性能混凝土单轴受压时的损伤破坏机理以及钢纤维的增强机理。同时,开展了大规模参数分析,进一步研究了钢纤维体积率、钢纤维长度、形状效应和尺寸效应对超高性能混凝土抗压性能的影响。(2)通过大量低周往复试验,研究了高强钢筋超高性能混凝土柱抗震性能,详细讨论了在低周往复荷载作用下高强钢筋超高性能混凝土柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度衰减规律以及延性和耗能性能等。同时,研究了轴压比、配筋率、配箍率、配箍形式和剪跨比等主要设计参数对高强钢筋超高性能混凝土柱抗震性能的影响。最终,基于试验数据推导出了在低周往复荷载作用下高强钢筋超高性能混凝土柱的抗弯和抗剪承载力计算公式。建立了水平单调荷载作用下高强钢筋超高性能混凝土柱精细化有限元模型,在验证了模型有效性和适用性的基础上,开展了大规模参数分析。同时,运用此模型研究了单调荷载作用下高强钢筋超高性能混凝土柱塑性铰长度,研究了轴压比、配筋率、剪跨比和钢纤维体积率等主要设计参数对高强钢筋超高性能混凝土柱塑性铰长度的影响。(3)通过低周往复模型试验,研究了薄壁钢管超高性能混凝土柱的抗震性能,详细讨论了在低周往复荷载作用下薄壁钢管超高性能混凝土柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度衰减规律以及延性和耗能性能等。同时,研究了轴压比、含钢率、长径比和钢纤维体积率等主要设计参数对薄壁钢管超高性能混凝土柱抗震性能的影响。对比了薄壁钢管超高性能混凝土柱与薄壁钢管普通混凝土柱和薄壁钢管高强混凝土柱抗震性能的异同,研究发现,薄壁钢管超高性能混凝土柱具有更为优异的抗震性能。另外,建立了往复荷载作用下薄壁钢管超高性能混凝土柱纤维单元模型,在验证了模型有效性的基础上,开展了参数分析,进一步研究了主要设计参数对其抗震性能的影响。