模块化结构相比传统的结构形式具有建造效率高、标准化程度高、节省劳动力、低碳环保、安全可靠等优点，在新型建筑工业化背景下表现出极大的发展潜力。随着经济社会的发展，近年来模块化结构逐渐向多高层方向发展，在受力性能和建筑技术等方面面临更大的挑战。为促进多高层模块化结构的研究和应用，对模块化单元、模块化结构、结构力学性能及设计要求、模块化建造技术的研究现状进行了总结。对模块化单元进行分类，对比不同类型模块化单元的优缺点和适用范围；介绍适用于多高层建筑的模块化结构及其工程应用；梳理模块化结构在各类荷载作用下的受力性能的研究和相关设计标准；总结现有的模块化建造技术，根据建造顺序详细梳理模块化建筑施工的各个环节。目前，多高层模块化结构在连接节点、体系分析、高性能材料应用、标准规范、安装装备和一体化设计等方面还存在不足，需要综合考虑全流程建造环节开展系统性研究，加强各专业协同，形成多高层模块化技术体系。

为提升钢框架结构的抗震性能，将配置形状记忆合金（SMA）的预应力自复位混合节点引入钢框架结构。基于已有试验数据，采用有限元分析软件OpenSees建立能准确模拟节点滞回性能的简化模型。在此基础上，进一步建立考虑预应力索和SMA螺栓断裂失效的钢框架模型。通过静力推覆分析、非线性时程分析和易损性分析对配置SMA的预应力自复位混合钢框架的抗震性能进行评估。分析结果表明：混合钢框架结构呈现出三折线旗帜形滞回特征，并具有优良的自复位性能；相较于仅配置预应力索的自复位钢框架结构，混合钢框架结构具有更好的抗倒塌性能和自复位性能，其倒塌裕度比提高50%，损伤裕度比最大提高55%。基于等效单自由度体系进行非线性谱分析，证实了在结构中同时利用SMA螺栓和预应力索形成互补，可有效降低结构的非线性地震需求，从材料-结构一体化的视角揭示了混合钢框架的抗震机理。

为研究地震作用下胶合木框剪结构的材料-结构与性能映射规律，考虑正交胶合木（cross-laminated timber，CLT）剪力墙连续性差异，设计了6个6层胶合木框剪结构，并采用OpenSees建立结构的有限元模型，对其开展模态分析和增量动力分析，研究CLT剪力墙构造对结构基本自振周期、基底剪力、最大层间位移角和楼层峰值加速度的影响，分析CLT剪力墙节点和胶合木框架节点的易损性。结果表明：相比采用竖向不连续CLT剪力墙的原型结构，采用竖向连续CLT剪力墙的原型结构层间位移角较小，但加速度敏感的非结构构件和CLT剪力墙节点更易损伤，其CLT剪力墙节点在8度罕遇地震作用下发生严重破坏和完全破坏的概率分别高于70%和40%；胶合木框架节点在地震作用下损伤较小，各原型结构胶合木框架节点在8度罕遇地震作用下发生轻微损伤的概率均小于25%。

为研究单侧钢板超高性能混凝土（half steel ultra-high performance concrete, HSUHPC）组合板单元的面内受力性能，设计了12个HSUHPC组合板单元试件，采用自主研发的平面双向多功能加载装置完成了3个单向受拉试验、3个双向受拉试验和6个循环剪切试验，研究含钢率、配筋率对HSUHPC组合板力学性能的影响。结果表明，钢板、钢筋和超高性能混凝土在弹性和开裂初期的变形较为一致，在后续的加载阶段能够保持共同受力；HSUHPC组合板中配置的钢筋与超高性能混凝土之间能够发展有效的应力重分布，由于残余拉伸强度较高且具有良好的应变硬化性能，超高性能混凝土能够提供至少50%的受拉和受剪承载力贡献；配筋率和含钢率对HSUHPC组合板单元承载力均有影响；双向受拉工况对HSUHPC组合板单元的面内承载力影响不大，与单向受拉工况下HSUHPC组合板单元的面内承载力接近。基于试验数据和相关现行规范，提出了HSUHPC组合板单元的受拉和受剪承载力计算式，公式计算结果与试验结果偏差均在±10%以内，证明其具有较高的计算精度。

FRP-钢复合板代替纯钢板用作钢框架-钢板剪力墙的受剪墙板时，拉力场效应提升，但受限于纤维的极限拉应变，结构的延性降低。为提高受剪板件的延性和平面外抗弯刚度，提出在CFRP波纹板和内嵌钢板之间填充PET泡沫。对夹芯波纹CFRP-钢组合板的拉伸及剪切承载力进行理论分析，以验证延性提高的可行性。完成了2个1/3缩尺的铰接刚性框架-钢板剪力墙结构的拟静力试验研究，墙板分别采用纯钢板和夹芯波纹CFRP-钢组合板，以对比FRP波纹板和PET泡沫对结构抗震性能的影响。结果表明：在CFRP和钢板之间填充PET泡沫可以有效降低极限状态下CFRP的应变，从而提升墙板的延性；使用夹芯波纹CFRP-钢组合板作为墙板，相较纯钢板剪力墙的初始刚度、峰值荷载和累积耗能分别提高32.11%、36.39%和105.93%。此外，建立结构恢复力模型，通过与试验结果对比验证其准确性，初始刚度和层间位移角2%相对应的承载力误差分别为6.0%和5.8%。通过有限元模型分析墙板的应力和变形，夹芯波纹CFRP-钢组合板剪力墙中CFRP应力集中于螺栓区域，且在方形垫板区域出现局部破坏。为避免CFRP局部破坏并提升其应力水平，建议使用通长螺栓垫板连接CFRP和钢板，且CFRP层合板内纤维铺设方案宜采用±45°交错铺设。

为研究碳-玻混杂纤维网格增强水泥基材料（carbon-glass hybrid fiber grid reinforced cementitious matrix，C-GFRCM）板的轴拉性能与力阻响应，开展12组C-GFRCM板单轴拉伸试验，分析砂浆类型、预应力水平、黏合剂以及玻璃纤维布粘贴方式对其受拉性能和纤维利用率的影响，研究C-GFRCM板拉伸过程中碳纤维束的电阻变化与试件受力状态的响应机制，以及力阻响应与裂缝发生位置的规律。结果表明：预应力C-GFRCM板多为单裂缝破坏模式，环氧树脂黏合C-GFRCM板多为纤维拉断破坏，地聚物黏合C-GFRCM板纤维发生滑移而拉断-拔出破坏；预应力工艺主要提升C-GFRCM板的开裂荷载，且预应力水平越高提升效果越明显，最大可提高267%；采用环氧树脂黏合剂分散粘贴玻璃纤维布可显著增强C-GFRCM板的极限荷载，最大可提高320%；拉伸过程中C-GFRCM板的力阻响应呈现三阶段特征，即弹性阶段电阻无明显变化；裂缝发展阶段在裂缝产生处电阻开始增长与波动；裂缝扩大与破坏阶段在主裂缝处电阻增长显著，采用力阻响应可以准确表征C-GFRCM板的受力状态并判断裂缝发生位置，不同设计参数C-GFRCM板的电阻变化对受力状态的敏感性不同。

超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）华夫板具有质量轻、刚度大、承载能力高等优点，在大跨度桥梁桥面板和建筑楼屋盖等工程中有良好的应用前景。通过4块UHPC华夫板1∶2缩尺模型的静力加载试验，研究了四点和四边支承边界条件、不同横肋间距下UHPC华夫板的抗裂性能、刚度、承载能力和受力机制。采用ABAQUS建立精细有限元模型，进一步研究了纵横肋受拉钢筋配筋率、纵横肋分布、顶板厚度、肋高等设计参数对UHPC华夫板受力性能的影响规律，并给出优化设计建议。结果表明：在四点加载阶段，设计轮载作用下华夫板基本不开裂；在跨中单点加载阶段，四点支承的UHPC华夫板发生弯曲破坏，且以纵向受力为主，四边支承的华夫板发生冲切破坏，刚度和承载力较四点支承华夫板的明显提高；适当增加横肋间距，减少横肋数量，能够使UHPC华夫板双向受力状态更加明显，材料利用率更高；纵横肋底部受拉钢筋直径和顶板厚度是影响UHPC华夫板刚度和承载力的主要因素。基于研究结果，对于跨度5~6m的UHPC华夫板，建议采用3条纵肋与3~5条横肋的组合形式，且顶板厚度不超过100mm。

通过对12个超高性能混凝土（UHPC）牛腿的静力加载试验，研究了剪跨比、钢纤维体积率以及箍筋配筋率等主要变化参数对牛腿受剪性能的影响。结果表明：相比于高性能混凝土中未加入钢纤维的牛腿，UHPC牛腿的开裂荷载显著提高，同时破坏模式也从剪切破坏转变为弯曲破坏；通过减小剪跨比和增加箍筋配筋率可以提高牛腿受剪承载力。收集了UHPC牛腿试验数据，对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》和JGJ/T 465—2019《钢纤维混凝土结构设计标准》和理论模型中牛腿受剪承载力计算公式的适用性进行评估，发现已有的计算模型偏于保守，导致对UHPC牛腿的承载力的预测结果偏低。在此基础上，提出了一种适用于UHPC牛腿受剪承载力的改进拉压杆模型，该模型计算结果与收集的试验结果比值的平均值为1.15，变异系数为0.07。改进模型的准确性和离散性优于已有的计算模型，可供UHPC牛腿设计参考。

为提升隧道管片承载力和耐久性，提出一种具备耐腐蚀、施工方便的结构增强方式。在对喷射ECC工作性能和受力性能进行优化的基础上，采用CFRP网格与喷射ECC（CFRP-ECC）复合增强盾构隧道管片。考虑增强材料、ECC层厚度以及CFRP网格等参数，对两端简支的CFRP-ECC复合增强盾构隧道管片进行静力加载试验，研究其受弯性能。结果表明:经过ECC和CFRP-ECC复合增强后的管片，其开裂弯矩较未增强管片分别增加了26.7%和13.3%，有效抑制了裂缝的产生;喷射厚20mm ECC管片的承载力和延性均得到提升，其位移延性系数相较于未增强管片提高了44.6%;仅粘贴CFRP布增强管片的承载力与未增强管片的基本相同，但位移延性系数提高了195%。此外，基于ABAQUS建立的有限元分析模型能有效分析管片及CFRP-ECC增强管片的受力性能和破坏形态。通过黏结应力-滑移模型建立的ECC与混凝土间的接触能有效模拟界面的黏结性能。

针对正交异性钢桥面板横隔板弧形切口处疲劳裂纹，在传统止裂孔法的基础上，提出粘贴碳纤维增强复合（carbon fiber reinforced polymer，CFRP）布、形状记忆合金（shape memory alloys，SMA）/CFRP组合贴片和铁基形状记忆合金（Fe-SMA）板对其进行加固修复，并对采用不同修复方法的8个含裂纹的横隔板进行疲劳加载试验。结果表明：粘贴CFRP布、SMA/CFRP组合贴片和Fe-SMA板均可有效提高横隔板开裂局部的刚度，激活SMA可进一步引入预压应力，从而明显改善开裂区域的应力集中、延缓疲劳裂纹的萌生和扩展，显著提高横隔板的疲劳寿命；粘贴CFRP布和SMA/CFRP组合贴片修复横隔板的疲劳寿命分别为单纯止裂孔修复横隔板的2.59倍和5.10倍，粘贴Fe-SMA板修复横隔板的疲劳寿命显著提高，其疲劳寿命为单纯止裂孔修复横隔板的12.68倍。通过对苏通大桥与其他千米级大跨度钢桥横隔板疲劳裂纹的实桥修复应用，验证了采用Fe-SMA板粘贴止裂孔法的实操可行性和有效性。