钢筋混凝土结构的构件截面变形是描述从构件到结构整体变形和塑性发展行为的重要基础,由于构件尺寸效应和塑性发展程度影响,构件塑性区域的截面变形分布呈明显非线性。有效模拟梁端塑性区域非平截面变形分布是准确把握构件塑性状态的关键,而现有基于平截面假定建立的塑性铰、梁单元等分析模型,无法准确模拟构件的非平截面变形行为。为此,本文围绕钢筋混凝土构件非平截面变形行为及结构多尺度模拟方法开展系统研究,分别针对构件弹性和弹塑性阶段,明确了截面几何特征以及荷载特性对截面变形非线性分布的影响规律,确立了非平截面变形分布量化关系,建立了基于非平截面变形分布的构件力学模型,提出了反映非平截面变形行为的结构多尺度模拟方法。主要的研究工作如下:研究了弹性阶段构件非平截面变形及力学性能影响。分析了截面几何特征及荷载特性对梁端非平截面变形分布的影响规律,建立了截面尺寸、所在位置以及剪跨比与截面变形非线性分布的量化关系,确立了截面应变层次的分布形函数。分析结果表明,构件截面尺寸、所在位置以及剪跨比是非平截面变形分布的主要影响因素,截面尺寸增加以及剪跨比减小将加剧分布的非线性程度,截面所在位置不同会出现明显的截面变形平截面分布区域与非平截面分布区域,荷载幅值变化不改变截面变形分布形状,本文给出的非平截面应变分布形函数能够精确地描述不同截面轴向应变沿截面高度和宽度方向的分布,可以有效地模拟构件弹性阶段的非平截面变形行为和力学性能。研究了弹塑性阶段构件非平截面变形及力学性能影响。在分析构件尺寸效应、截面所在位置以及剪跨比对非平截面变形分布影响的基础上,重点关注了构件截面变形的塑性发展规律,提出了构件塑性发展程度定量描述方法,确立了反映构件塑性发展的非平截面变形分布函数。分析结果表明,随着构件塑性发展,截面尺寸、所在位置以及剪跨比对构件非平截面变形分布的影响更加敏感,其中,构件截面变形沿截面高度方向呈高阶非线性和非对称分布,随塑性程度的发展存在明显时变特性,本文给出的塑性发展系数方程和截面变形分布函数能够反映构件的塑性发展规律,可以有效地模拟构件弹塑性阶段的塑性发展过程、屈服承载力、屈服变形以及尺寸效应影响规律。为进一步探讨钢筋混凝土构件非平截面变形分布行为,验证本文建立的弹性及弹塑性阶段构件非平截面变形分布量化关系,进行了构件及节点非平截面变形试验研究及验证。依据规范设计制作了梁柱边节点足尺试件,采用力-位移混合控制方式完成了节点试件的多级往复加载拟静力试验,验证了非平截面变形分布量化关系。分析结果表明,搭建的应变采集系统可有效获取构件非平截面变形分布,构件不同位置截面应变均呈明显非平截面分布,分布的非线性程度随接近节点区而显著提高,本文建立的非平截面变形分布量化关系与国内其他学者试验以及本文试验结果吻合较好。研究了基于非平截面变形理论的结构多尺度模拟方法。提出了基于组合多点约束的多尺度连接界面关系,在有限元软件ABAQUS中建立了模拟非平截面变形行为的组合多点约束,实现了基于非平截面变形分布的结构多尺度模拟。钢筋混凝土构件、节点以及结构的多尺度分析结果表明,本文方法避免了一致多尺度模拟方法过度依赖平截面假定建立界面连接的问题,有效解决了采用单一多点约束方法存在连接界面切向过约束和轴向变形协调不准确的问题,能够反映连接界面区域钢筋混凝土的应力分布,有效模拟从截面到构件的塑性变形和损伤分布,进而模拟结构整体的弹塑性力学行为以及塑性发展过程。