结构失效的发生是不同尺度之间损伤演化的结果,而结构的损伤演化则是由结构劣化引起的,因此,要分析结构损伤劣化过程,则需要在同一模型中引入不同尺度的单元,即宏观尺度与微观尺度相结合,既能分析结构的整体力学响应,还考虑了局部精细部位的损伤累积对结构系统响应造成的影响。为了实现对结构的安全性进行有效估计,并且合理地了解结构的损伤演化过程,揭示结构的破坏机理。本文主要研究了基于多尺度模型的单层网壳结构在静载以及地震作用下的损伤失效过程,主要研究内容有:首先,基于荷载作用下的结构响应敏感性,考虑构件刚度参数变化对构件应变能的影响,分别建立了构件的易损性、冗余度评价指标,定量评价构件受损破坏的容易性及破坏后对结构的影响,将两者的比值作为构件重要性的衡量指标,量化构件在结构中的重要性,构件重要性系数值的大小可以直观反映构件在结构中的作用,既体现了构件在荷载下发生破坏的容易性,又能反映构件破坏后对结构的影响程度,实现了对结构局部关键构件的识别,并在此基础上对其采用微观尺度建模,建立结构的多尺度模型。然后,以平面桁架结构、单层球面网壳结构为研究对象,分析了其在静载下的结构响应及多尺度损伤行为,阐述了结构不同尺度模型之间的界面连接以及实现方法,并利用悬臂梁验证了其不同尺度间连接方法的正确性,表明可用多尺度模型代替单一尺度模型对结构某些局部关键部位进行分析,并且随着损伤累积的发展,结构的损伤区域将会沿着杆件方向不断扩展,使结构发生局部失效。最后,研究了单层球面网壳结构在地震作用过程中的损伤多尺度效应以及破坏过程。基于有限元显式分析的中心差分法,以结构在地震作用过程中的能量平衡作为其破坏的判断准则,研究结构在地震作用下的响应以及破坏过程,根据地震作用过程中结构外力做功远远小于结构自身耗能获得结构的破坏时刻。此外,为了进一步研究结构内部的破坏机理,运用多尺度分析方法对地震作用下的结构局部精细部位的响应进行分析,发现结构多尺度可以更加直观反映结构破坏的实际情况以及响应过程。