强震作用下框架结构的失效机制从根本上影响其抗震能力。我国抗震规范采用增大柱端设计弯矩的方法,期望框架结构在地震作用下形成“强柱弱梁”失效机制,但历次大震中的实际结构往往呈现以“柱铰”破坏为主的震害特征;现行设计规范仅对建筑结构进行“大震”弹塑性变形验算,以规定的弹塑性层间位移角限值作为判定结构倒塌的量化指标,本质上仍是基于构件设计的思想,缺乏对于整体结构地震倒塌破坏的理论分析、试验数据及震害验证。本文以量大面广的典型结构—钢筋混凝土框架为研究对象,综合考虑了梁、柱、节点等构件变形对结构体系稳定性的影响,对强烈地震作用下的框架结构变形特征与整体倒塌之间的关系进行了理论分析和试验研究。本文主要开展了以下几个方面的工作:(1)基于规则平面框架中的力学模型,以反映梁、柱之间相对刚度关系的“梁柱线刚度比”为主要参数,推导了实现框架结构“强柱弱梁”破坏模式的控制方程,给出了不同抗震等级下“梁柱线刚度比”建议限值;通过对比分析考虑“梁柱线刚度比”限值前后的结构塑性铰分布规律,讨论了构件刚度匹配关系对于实现“梁铰”破坏模式的有效性;(2)通过三榀1:3缩尺比例的三层三跨钢筋混凝土平面框架低周反复荷载试验,系统地分析了地震作用下框架的破坏过程、塑性铰发育、变形能力及刚度、强度退化等。试验分析结果表明:增大结构竖向荷载会在一定程度上强化其初始抗侧刚度,但不利于梁端塑性铰的充分发育,降低了结构的延性及变形能力;“梁柱线刚度比”较大的结构,梁端塑性铰未能充分发育,而柱端更容易出现塑性铰;对于真正实现“梁铰”破坏模式的结构,即使层间位移角达到规定限值1/50,结构仍具有一定的竖向承载能力,远没有达到最终倒塌失效的极限状态;(3)以试验框架为基础,选取平面框架的梁柱组合件子结构作为重点研究对象,分析了结构层间变形的组成成分以及各部分非线性变形所占比例的变化规律。通过引入“塑性折减系数”的概念,建立了弹(塑)性状态下结构层间位移与局部构件变形之间的关系式;(4)在试验研究的基础上,考虑构件类型、构件重要性、楼层损伤程度及楼层相对位置等多个因素对结构整体稳定性的影响,建立了反映局部构件损伤与整体结构倒塌之间内在联系的损伤程度量化模型,通过分析构件、楼层及结构三个层面的损伤分布情况及发展规律,揭示了建筑结构地震倒塌失效机理。同时,以结构整体损伤指标为反应参数,评估了不同性能水平下结构的地震倒塌失效概率。论文完成的强震作用下钢筋混凝土框架结构变形能力研究,建立了结构倒塌与构件变形之间的内在联系,完善了强震下充分发挥框架结构变形与耗能能力的有效措施。本文研究工作为进一步了解钢筋混凝土结构地震倒塌特性、真正实现“大震不倒”抗震设防目标的抗倒塌设计方法提供了试验数据和理论依据。