ECC(Engineered cementitious composites)是一种具有假应变硬化特性和优越裂缝控制能力的高性能纤维增强水泥基复合材料。ECC与混凝土具有类似的抗拉强度(4-6MPa)和抗压强度(30-80MPa)，但其极限拉伸应变可以达到3％～5％（约为混凝土的300倍），达到极限拉应变前裂缝宽度能够有效控制在100μm以下，饱和状态下裂缝间距仅为3mm～6mm;在单轴压下，峰值应力对应的应变约为混凝土的2倍。将ECC替代混凝土能够有效避免因混凝土抗拉强度低和脆性引起的开裂和耐久性问题。　　由于ECC的价格相对较高，将ECC材料整体取代混凝土用于建筑结构显然是不经济的。在钢筋混凝土(RC)框架结构中，可充分利用ECC材料的优越性能，将其替代混凝土用于关键受力部位以提高框架结构的抗震性能。本文提出将ECC材料用于框架结构底层柱和梁-柱节点等区域，形成钢筋增强ECC/混凝土(RC/ECC)组合框架结构，以实现性能与成本比值最大化。本文从试验研究、理论推导和有限元模拟三方面对ECC材料用于框架结构的可行性和适用性进行了深入的研究。具体内容如下:　　(1)对R/ECC梁的受弯性能进行了试验研究，并与普通RC梁进行了对比。结果表明:ECC材料的使用能够显著提高构件的承载力、延性和损伤容许能力。基于ECC材料的简化本构模型，对R/ECC梁及R/ECC组合梁的受弯性能进行了有限元模拟。模拟结果与试验结果吻合较好，验证了材料模型和分析方法的有效性。在此基础上，以ECC弹性模量、ECC拉伸延性、ECC厚度及布置方案为参数，对梁构件极限弯矩、极限挠度和最大裂缝宽度等受弯性能指标进行了参数分析。　　(2)对不同配筋率、ECC厚度和剪跨比的RC及R/ECC梁进行了低周反复荷载下的试验研究。结果表明，在相同的构件尺寸和配筋下，R/ECC梁较RC梁表现出了更好的承载力、延性、能量耗散能力和损伤容许能力。构件承载力的提升程度与破坏模式密切相关，发生剪切破坏时ECC的提升效果较发生弯曲破坏更为明显。对于RC/ECC组合梁，ECC的使用能够提高构件的能量耗散能力;对于未配箍筋的R/ECC梁，最终发生剪切破坏，然而，其极限承载力和变形与进行合理配箍的RC梁相当，并且由于ECC材料的拉伸应变硬化特性，出现了延性破坏过程。基于ECC材料在往复荷载作用下的简化本构模型、采用纤维模型法对R/ECC梁及RC/ECC组合梁在往复荷载作用下的受力特性进行了数值模拟，计算所得滞回曲线、骨架曲线及累计耗能与试验结果符合较好。说明本文所采用的材料本构模型及分析方法能够较为准确地反映R/ECC受弯构件在往复荷载作用下的滞回特性。　　(3)为了考察ECC替代节点区混凝土对梁-柱节点抗震性能的影响，对6根RC/ECC组合梁-柱节点构件进行了低周反复荷载作用下的试验研究，试验参数包括配箍率、轴压比及是否在节点区使用ECC。试验结果表明:对于节点核心区未配置箍筋的梁-柱节点构件，ECC材料的使用虽然不能改变构件的剪切破坏形态，但由于ECC材料优越的延性和抗剪承载力，RC/ECC梁-柱节点的承载力、延性和耗能较RC梁-柱节点均得到了显著提高;对于节点区合理配箍的梁-柱节点构件，将ECC材料替代节点区的混凝土，能够使得构件从节点区剪切脆性破坏形态转变为延性更好的梁端弯曲破坏形态，并且有效提高了构件的承载力、延性和累计耗能。由于在节点区配置了箍筋的RC/ECC梁-柱节点构件均发生的梁端弯曲破坏形态，增加柱构件的轴压比和节点区配箍率几乎对构件的承载力和变形能力无影响。总而言之，将ECC替代节点区混凝土是提高梁，柱节点抗震性能行之有效的方法。同样运用了纤维模型法对RC/ECC组合梁-柱节点的抗震性能进行了数值模拟。　　(4)基于平截面假定及材料简化本构模型，采用截面条带法计算R/ECC受弯构件、RC/ECC组合受弯构件及R/ECC偏心受压构件在各受力阶段的荷载-变形全曲线，得出各构件正截面承载力计算公式，并提出相应的简化计算方法。对R/ECC偏心受压构件进行参数分析，考察配筋率、轴压比和材性参数对偏心受压构件正截面弯矩-曲率关系及承载力Nu-Mu相关曲线的影响。　　(5)为了验证ECC材料对框架结构抗震性能的具体贡献，对4个不同基体强度和类型的框架结构算例进行了大震弹塑性时程分析。对各算例的损伤破坏模式、变形分析、层间位移角、层间剪力及耗能分布进行了对比分析。在此基础上，对不同抗震设防烈度下的RC和RC/ECC组合框架结构进行了增量动力分析(IDA)，得出了各框架的倒塌易损性曲线。结果表明:选择性地将ECC材料运用于RC框架结构关键区域能够获得均匀的耗能分布模式，其抗震性能甚至优于整体使用ECC材料的框架结构。与普通RC框架结构相比，RC/ECC组合框架结构的抗倒塌能力和倒塌储备系数得到了有效提升，并且在强震及巨震下的倒塌概率得到了显著降低。