纤维梁单元精细化程度高,对混凝土构件在轴力-弯矩耦合作用下的滞回行为具有可观的模拟精度,因而常被用在结构抗震分析中。通用有限元软件ABAQUS具有强大的非线性求解能力,但受限于内置本构模型的适用范围,其内置的纤维梁单元无法直接对钢-混凝土结构体系进行抗震非线性分析。本文基于ABAQUS纤维梁单元对四种滞回本构模型进行开发,并将其应用于钢套管加固柱和加固框架的抗震性能研究中,拓展了纤维梁单元的应用范围,并为实际工程应用中加固结构的抗震仿真分析及设计提供了理论依据和高效的技术手段。具体开展了以下工作:(1)基于ABAQUS用户材料子程序接口UMAT,开发了适用于钢筋混凝土结构和钢-混凝土组合结构体系抗震弹塑性分析的纤维梁单元,其中涵盖四种材料单轴滞回本构模型。经过国内外大量低周反复加载试验的算例验证,所开发的纤维梁单元具有良好的收敛性,较高的计算精度和效率。(2)基于钢套管再生混凝土加固柱的拟静力试验研究,利用所开发的材料本构,建立适用于钢套管加固柱抗震性能分析的纤维梁模型,模型计算结果与试验结果在承载力和滞回性能上均吻合良好。采用经校核的纤维梁模型对钢套管加固柱进行参数化分析,结果表明:对于发生受拉破坏的加固柱,其承载力随试验轴压比的增大而提高,且原柱轴压比的存在对其抗震性能有利,而对于发生受压破坏的加固柱,其承载力和抗震性能的变化趋势恰好相反;钢管厚度的增大有利于提高加固柱的抗震性能;在钢套管对核心混凝土的有效约束作用下,原柱震损程度以及填充混凝土的性能对加固柱整体力学性能的影响并不明显。(3)结合纤维梁单元与传统精细有限单元,建立可用于整体结构抗震性能分析的多尺度有限元模型。通过对钢套管加固柱以及一榀钢筋混凝土框架拟静力试验结果的校核,考察了模型,尤其是多尺度界面连接方式的适用性与有效性。此外,与纤维梁模型和传统精细有限元模型的对比,展现了多尺度模型计算结果在宏观和微观层次上的优势。在此基础上,采用所建立的多尺度模型探讨了框架结构在加固前后破坏模式以及抗震性能的改善,并给出该类型加固结构多尺度分析的建模策略与步骤。