本文提出了一种新型角部螺旋箍筋约束预制空腔式钢筋混凝土柱,旨在实现结构构件和管线的全装配施工,进一步提升结构施工效率。为了探索预制空腔式钢筋混凝土柱及包含其的框架结构的抗震性能,本文开展了足尺预制空腔式钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究和数值模拟方法研究,探讨了空腔柱设计的关键问题,基于数值模型评估了空腔柱框架结构抗震性能。主要研究工作和结论如下:(1)基于原型结构设计了1个足尺实心柱与3个足尺空腔柱试件,开展了拟静力试验,分析了低周往复荷载作用下空腔柱的破坏模式、承载能力、变形能力和耗能能力,探究了空腔率和轴力对空腔柱抗震性能的影响规律。结果表明,空腔柱中的螺旋箍筋对混凝土提供了显著的约束效果,使得相同轴力作用下的空腔柱延性优于实心柱,同时承载力与实心柱相当;空腔率对空腔柱的破坏模式和抗震性能具有显著影响,低空腔率空腔柱试件和实心柱试件发生了弯曲破坏且延性较好,高空腔率试件发生了弯剪破坏且延性小于低空腔率试件;轴力对空腔柱的破坏模式和抗震性能存在一定影响,低轴力试件延性更好。(2)基于分层壳模型,提出了可反映空腔柱微观损伤机理的精细数值模拟方法;基于纤维梁柱模型,提出了可反映空腔柱关键受力行为的数值模拟方法,为空腔柱框架结构抗震性能评估奠定了基础;基于遗传算法,提出了定轴力作用下空腔柱水平力-位移恢复力模型参数确定方法,为空腔柱的恢复力模型和集中塑性铰模型的相关研究提供了参考。(3)开展了RC空腔柱抗震性能设计参数影响性分析和该类构件的压弯相关曲线简化计算公式研究。影响性分析结果表明,随着轴压比的提高,构件的水平承载力先增加后略微减小,同时轴压比的提高会显著降低构件的延性;空腔率的提高会显著降低构件的延性,但对承载力的影响并不显著;混凝土强度的提高会提高构件的承载力;纵筋强度的提高会提高构件的抗弯承载力,对构件的延性影响并不显著;增大截面会提高截面的抗弯承载力和延性。基于576个分析案例,提出了适用于该类构件的压弯相关曲线简化计算公式,验证了公式的合理性和可靠性,为该类构件设计方法的提出和在实际工程中的应用提供了重要参考。(4)根据原型结构分别建立了实心柱框架和空腔柱框架结构的弹塑性分析模型,开展了静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析,对比了两种结构的抗震性能,揭示了空腔柱框架结构的损伤机理和地震响应特征。结果表明,在框架结构中采用本文提出的空腔柱,对结构的动力特性、屈服顺序、震害机理和地震响应特征影响较小,实心柱框架与空腔柱框架抗震性能基本一致,为预制空腔式钢筋混凝土柱的工程应用提供了重要参考。