局部损伤的演化可造成结构性能下降，引发整体结构失效，所以这些局部部位是结构安全性分析的重点关注部位。为了准确分析结构局部易损细节区域的应力分布，传统的有限元分析中通常选择适用于精细模型的壳单元或实体单元来模拟整个结构。但对于大型工程结构，这样的有限元模型将是十分庞大的，对于计算和分析必将带来很多困难。而且在结构损伤的初期，虽然最不利的局部出现损伤，但整体结构尚处于弹性，因此也没有必要对整个结构采用精细模拟。针对这一特点，在结构分析中应对局部应力集中区域建立能够计算损伤演化过程的小尺度下的精细模型，而对结构中大量仍处于弹性范围内的梁杆构件建立大尺度下的结构单元模型。这就提出了结构多尺度模拟和分析的需求。　　 为了研究准确的结构跨尺度分析方法，并借此方法分析大型结构在强载荷下局部易损细节的动力响应及其损伤演化过程，本文完成的主要工作及得到的主要结论有：　　 首先，根据研究目标，研究了结构多尺度模拟过程中最为关键的跨尺度连接方法，重点从两种不同角度(跨尺度界面位移协调和跨尺度界面应力连续)考察了建立节点位移约束方程的跨尺度连接方法及其实施。用数值算例比较了采用两种跨尺度连接方法的位移、应力计算结果。研究结果表明：为了满足采用跨尺度界面连接方法的应用条件，只能将近似梁单元属性的梁段简化成梁单元，跨尺度界面也要倾向于梁单元属性，且必须远离局部损伤区、留有足够过渡区，以保证局部缺陷部位计算结果的准确性。　　 其次，采用本文研究的跨尺度连接方法进行了抗震结构的典型构件在强载荷下的动力响应与损伤跨尺度分析。将塑性损伤演化本构关系通过ABAQUS提供的UMAT子程序写入，考察狗骨式刚节点在强动载荷作用下其薄弱区域的损伤演化特性，并对比了多尺度有限元模型与单一尺度实体单元模型之间的动力响应与损伤演化分析结果的差异。研究结果表明：所采用的跨尺度连接方法可成功用于计算钢构件在强载荷下的动力响应和损伤演化过程；构件的局部薄弱区域应力分布复杂、梯度大，当采用跨尺度分析时，应满足跨尺度连接方法对跨尺度界面的要求，给予足够的过渡区才能保证局部薄弱部位计算结果的准确性。　　 最后，为了进一步说明跨尺度分析方法的准确性及优越性，进而以大跨桥梁钢箱梁中的典型加劲钢桁架结构为例进行了强载荷下的结构动力响应与损伤跨尺度分析。分别建立该钢桁架结构的多尺度有限元模型和单一小尺度实体单元模型，通过模型静动力特性计算对比以及与实验测试结果的对比，证明了两种模型都可以较为准确的反映该结构的变形和热点应力分布；分别应用两种有限元模型分析了强动载荷作用下结构损伤演化规律和局部失效过程。研究结果表明：多尺度有限元模型估计的损伤起始时刻及危险点处材料的承载力失效时刻都和单一小尺度实体单元模型的估计几乎一致；而且多尺度有限元模型与单一小尺度实体单元模型得到的各个时刻钢桁架结构的损伤区分布、尺寸及危险点位置也几乎一致。证明本文研究的跨尺度分析方法可以用来进行强载荷下的结构动力响应和损伤分析。　　 本文研究了强载荷作用下结构动力响应与损伤的跨尺度分析方法，借助跨尺度单元连接技术、考虑材料损伤演化的本构关系，并根据一定规则建立了可以在强动载荷下考察结构局部薄弱部位损伤演化的多尺度有限元模型。研究结果表明，结构多尺度有限元模型不仅可以替代单一小尺度精细模型准确地描述强动载荷作用下结构中由于材料损伤演化导致的结构非线性响应和局部失效的过程，还能大大的提高模型计算分析的效率。对于能够用单一尺度精细模型分析的小型结构，应用跨尺度分析方法可以提高计算效率；而对于无法用单一尺度精细模型分析的大型土木工程结构，结构跨尺度分析方法则成为结构损伤演化和失效过程分析的唯一选择。本文的分析结果对于应用跨尺度分析方法、掌握结构多尺度模型的力学特性有着积极的意义，对于跨尺度分析方法有效地应用于大型土木工程结构的结构损伤演化和失效过程分析可望起到一定的指导作用。