装配式混凝土结构具有构件质量好、施工快捷、节能环保的优点,是我国未来绿色建筑发展的重要方向。然而装配式混凝土结构是由预制构件在现场拼装或浇筑而成,有调查表明,在地震作用下装配式混凝土结构往往比现浇结构遭受更严重的地震破坏。因此只有确保预制构件之间具有可靠的连接,并进一步提升预制构件的抗震性能才可以全面提升装配式混凝土结构的整体性能和抗震性能。ECC(Engineered cementitious composites)是一种具有应变硬化和多裂缝开裂机制的纤维增强水泥基复合材料,具有高延性、高耗能、高抗损伤的优点,但相对混凝土而言其成本较高。鉴于此,本文提出在装配式混凝土框架结构的关键部位使用ECC材料,以期在合理的建造成本内最大程度地提升装配式混凝土框架结构的抗震性能,其中包括在预制构件受力不利的局部区域使用ECC,形成钢筋增强混凝土/ECC(RC/ECC)组合构件;基于可靠的连接方法将预制RC/ECC组合构件装配成框架结构,并在连接区域后浇ECC。因此,本文结合试验研究和有限元分析,对装配式混凝土框架结构的抗震性能进行了系统的研究,具体的研究内容如下:(1)总结现有国内外装配式框架结构的连接方法,针对3种较为常见的装配式框架结构拆分方案,提出相应的连接方法。并且创新性地将ECC材料应用于预制构件及结构的后浇区域,明确ECC在装配式框架结构中的具体使用位置。(2)研究了采用灌浆套筒连接钢筋的装配式RC柱和装配式RC/ECC组合柱的抗震性能。完成了一根现浇柱、一根装配式RC柱和一根装配式RC/ECC组合柱的低周反复荷载试验。试验结果表明,所有试件的骨架曲线相似,装配式柱未发生连接破坏,该连接方法可靠。现浇柱和装配式RC柱在反复荷载作用下发生了严重的混凝土剥落,装配式RC/ECC组合柱直至加载结束也未出现基体材料剥落的现象,保持了较好的整体性;与现浇柱和装配式RC柱相比,装配式RC/ECC组合柱具有更优越的变形能力、抗损伤能力和耗能能力,其累计耗能分别比现浇柱和装配式RC柱提升7%和34%,进一步推广了灌浆套筒装配式柱在高烈度地震区域的使用。基于简化的本构关系和分析方法,对采用灌浆套筒连接钢筋的装配式RC柱及RC/ECC组合柱的压弯性能进行了有限元模拟。模拟结果与试验结果吻合较好,验证了材料模型和分析方法的有效性。在此基础上,以轴压力、混凝土强度、座浆层基体强度、套筒连接刚度及座浆层位置为参数,对柱构件峰值荷载、极限位移等力学性能指标进行了参数分析。分别比较了低轴压和高轴压下现浇柱、装配式RC柱及装配式RC/ECC组合柱的力学性能差异。(3)研究了装配式RC节点和装配式RC/ECC组合节点的抗震性能。根据提出的节点装配方案,设计了7个装配式节点试件和2个现浇节点试件,完成了这9个节点的低周反复荷载试验。试验结果表明,装配式节点的连接区未发生连接失效,所有节点都具有良好的延性及承载力,本文提出的两种节点装配方案是合理且可行的。装配式RC节点的滞回曲线稍显捏拢,延性、耗能及抗损伤能力不如现浇试件。在节点关键区域使用ECC可以阻止基体材料的过早压碎和剥落,提高构件的后期刚度和抗损伤性能。同时ECC可有效阻止劈裂裂缝的产生,改善装配式节点试件的滞回行为,增加耗能能力。基于简化的本构关系和分析方法,对装配式RC节点及RC/ECC组合节点的力学性能进行了有限元模拟。以后浇区基体强度、加强钢筋直径及新旧界面粘结强度为参数,对装配式节点的屈服荷载和峰值荷载进行了参数分析。以搭接钢筋直径、搭接钢筋与基体粘结强度、搭接纵筋端部锚固程度及钢筋搭接长度为参数,探讨钢筋搭接对节点力学性能的影响,并提出合适的钢筋搭接长度。(4)研究了RC梁和RECC梁塑性铰区的长度及变形能力。采用有限元模拟对RC梁及RECC梁的塑性铰区进行分析,研究各参数对RECC梁塑性铰区长度的影响。分析结果表明,与RC梁相比,RECC梁在变形、延性、耗能方面具有明显的优势,并且拥有更长的塑性铰长度。本文提出的计算RECC梁塑性铰长度的经验公式可以考虑大部分参数的影响,为RECC梁的钢筋屈服区域提供了合理的预测。RECC梁塑性铰区的变形量可占到构件整体变形量的80%-90%,因此只要在RC/ECC组合构件的塑性铰区使用ECC材料就可有效提升构件的变形和耗能。(5)研究了装配式RC框架和装配式RC/ECC组合框架的抗震性能。根据所提出的结构拆分及装配方案,设计了一个装配式RC框架和一个RC/ECC组合框架,完成了这两个框架的振动台试验。试验结果表明,两个试验框架在各级地震波激励后,连接区依旧保持完整,未发生连接破坏。装配式RC框架出现梁端混凝土压碎,装配式RC/ECC组合框架仅在梁端出现大裂缝开展,框架试件采用的装配方法可靠。装配式RC/ECC组合框架节点区未出现明显的弯剪斜裂缝,采用ECC可显著提高结构的抗剪能力,减少箍筋用量和结构损伤。在同一地震波作用下,装配式RC/ECC组合框架具有比装配式RC框架更小的层间位移角和顶层加速度。加载结束后,装配式RC/ECC组合框架的等效阻尼比和自振频率分别比装配式RC框架提高了21%和30%,表明装配式RC/ECC组合框架具有更好的抗震性能。(6)研究了不同装配式平面框架的抗震性能。采用有限元软件对七榀四层单跨的平面框架结构进行静力弹塑性推覆分析,通过推覆分析得到模型结构在不同地震水准下的性能点信息,完成对其抗震性能的评估。分析结果表明,采用第一种及第二种装配方案的装配式RC框架具有比现浇框架更高的承载力和极限位移,但延性较低。采用第三种装配方案的装配式RC框架的力学性能与现浇框架接近。ECC材料在装配式框架中的应用可以显著提高节点区的抗剪承载力,有效提高框架结构的承载力、变形能力及延性。所有框架结构的弹性层间位移角及弹塑性层间位移角均满足规范要求。各框架结构在同一性能点处具有相似的顶层位移和最大层间位移角,表明装配式框架结构可以取得等同现浇的抗震性能。