异形钢管混凝土结构作为一种新型结构,其不仅具有优越的力学性能,同时由于截面形式的多样性,使得其可灵活布置在建筑的各种部位,减少不必要的凸出以提高室内观感和节省室内空间。在建筑结构中,结构的抗震性能是考察一个结构是否优越的重要因素。高频高幅的地震作用使得结构在空间上呈反复运动,从而使结构内部的损伤不断积累最终因疲劳而破坏。对于建筑结构,其水平承载能力和延性这两个性能的优劣会直接影响结构在地震作用中的表现。目前,针对异形钢管混凝土柱的抗震性能的研究尚且不足。因此,本文拟对十字形钢管混凝土柱进行低周反复加载试验以研究其抗震性能。在地震作用中无法直接观测混凝土的损伤状况,因此本文以压电陶瓷作为传感器,设置埋入式压电智能骨料(SA)并结合波动分析法拟对结构内部混凝土的损伤状况进行监测。本文的主要研究内容及结论如下所示:(1)考虑长宽比、宽厚比及轴压比三个因素,制作了9根十字形钢管混凝土柱并进行低周反复试验。最终得到了十字形钢管混凝土柱在低周反复作用下的破坏形态、滞回曲线等结果。通过对滞回曲线进行分析,得到了基于滞回曲线的各十字形钢管混凝土柱的骨架曲线、延性、强度退化情况、刚度退化情况以及耗能能力。各个构件的鼓曲部位均发生在加劲肋上方3-6cm处,滞回曲线饱满,延性较高,耗能能力较好。随着长宽比的增大或宽厚比的减小,构件的极限承载力呈上升趋势。而高轴压比不仅影响了构件的极限承载能力,还影响了构件的破坏形态。(2)基于ABAQUS有限元软件,建立了9根参与试验的十字形钢管混凝土柱的有限元模型,通过将有限元模型模拟得到的各构件破坏形态、滞回曲线及极限承载力与试验结果进行对比,证明了本文建立的有限元模型的准确性。(3)通过在十字形钢管混凝土柱的内部埋置智能骨料,并结合波动分析法对低周反复加载过程中的十字形钢管混凝土柱的内部混凝土的损伤状况进行监测。将得到的压电信号进行5层小波包能量分解,得到了关于小波包能量和混凝土损伤之间的关系。结果表明,收集到的小波包能量随着加载等级的增大而减小,即混凝土的损伤加剧。在同一加载等级的三次循环中,构件的小波包能量变化不明显,即混凝土的损伤状况改变不大。而对比正向加载和负向加载,由于智能骨料埋置在负向加载一侧,试验结果能清晰发现同一加载等级下,负向加载收集到的小波包能量远远大于正向加载中收集到的值。