在当前社会的工程建设中,钢筋混凝土结构的应用非常的广泛,且混凝土材料在这种结构中占了很大的比重,所以,混凝土是结构的安全、耐久等性能的重要影响因素。由于混凝土材料具有非常复杂的力学性能及尺寸效应,到目前为止混凝土的很多问题依旧没有得到很好的解决,所以对混凝土材料的研究就显得非常有必要且意义重大。混凝土是由水泥砂浆与粗细骨料组成的一种复合材料,从宏观尺度上来分析,它被看作是各向同性的均质材料,这就忽视了混凝土内部的不均匀性和大量的细观裂缝。这些细观裂缝主要存在于骨料与水泥砂浆的粘结处,在混凝土及结构的正常使用年限内会发生跨尺度的发展演化。在这个损伤演化过程中,裂纹从细观尺度扩展演化到宏观尺度,并由此导致混凝土及结构的失效。本文从材料的细观层次出发,以Monte-Carlo随机抽样方法为基础,分析了混凝土内部骨料的形状几何信息,建立了不同骨料分布的混凝土细观结构的随机骨料数值模型。通过ABAQUS有限元分析软件对数值混凝土单轴受拉进行了数值模拟,模拟结果能够较好地反应出混凝土在相应的受力状态下的应力应变特点以及损伤及破坏过程。扩展有限元法(XFEM)是基于单位分解法的思想,在传统有限元框架内,通过在位移场中增加反映裂纹面的不连续函数及反映裂尖局部特性的裂尖渐近位移场函数,体现裂纹的存在,从而使裂纹与有限元模型相互独立,方便了裂纹扩展的模拟。结构多尺度有限元分析就是利用合理的耦合方法把高计算效率的粗糙单元和高计算精度的精细单元耦合在同一个数值模型中,这样就保证具有足够计算精度的情况下,提高了结构的计算效率。该方法在工程实际应用中前景广阔,且是一个具有很大困难的课题,应该得到我们充分的重视和研究。在本文中,结合有限元分析软件ABAQUS,通过一定的连接方法完成粗糙单元和精细单元的耦合,并建立钢筋混凝土柱的多尺度数值分析模型。同时结合扩展有限元法,多尺度分析模型能够有效模拟出钢筋混凝土柱在不同轴压和水平荷载作用下的开裂过程和破坏形态。