轻骨料混凝土是由天然或人工轻骨料制备的混凝土,具有轻质、保温隔热、减震等优点,其力学和抗震性能是土木工程结构领域关注的重点。目前轻骨料混凝土的研究大多从宏观层面的角度,通过试验手段寻求材料组成与力学性能之间的关系。但是,影响轻骨料混凝土力学和抗震性能的因素多且复杂,而材料的宏观力学行为取决于其细观结构。因此,从细观角度研究轻骨料混凝土的力学性能和抗震性能具有重要的意义。本文以试验和试验数据为基础,再采用数值模拟方法,结合理论分析,从细观角度对轻骨料混凝土的力学和抗震性能进行探讨和研究。通过试验分别对圆形和多边形轻骨料的混凝土的力学性能进行了测试,利用粘聚力模型分别对圆形和多边形轻骨料的混凝土裂纹扩展特征、应力-应变行为和力学性能进行了计算模拟,并依据试验数据和模拟结果对两种轻骨料的混凝土的粘聚力模型参数进行了修正,提高了粘聚力模型对其单轴抗拉模拟的准确度。在ABAQUS损伤塑性模型的基础上,以试验及模拟数据为依据优化了圆形和多边形轻骨料的混凝土本构模型中的相关参数,建立轻骨料混凝土框架柱的三维模型,并对其在水平低周反复荷载作用下的抗震性能进行了模拟,从细观角度对其抗震性能进行了分析。主要研究工作和成果如下:（1）采用烧结圆形粉煤灰陶粒和多边形页岩陶粒分别设计并配制轻骨料混凝土,对其力学性能进行测试。试验结果表明:轻骨料混凝土的破坏形态受骨料形状和强度影响,骨料的形状和表面状态比骨料强度本身对轻骨料混凝土的抗拉性能起着更为重要的作用。尽管多边形轻骨料的筒压强度只有圆形轻骨料筒压强度的46%,但多边形轻骨料的混凝土抗拉强度比圆形轻骨料的混凝土的更高,与圆形轻骨料的混凝土抗压强度相近。砂浆对轻骨料特别是低强度的多边形轻骨料有更好的补强作用。（2）在ABAQUS中建立了2种轻骨料的混凝土的二维细观模型,模拟并分析不同骨料形状和体积分数为0.3～0.8的60组轻骨料混凝土随机试样在单轴受拉作用下的破坏特征和力学性能。结果表明,轻骨料混凝土受拉时裂缝从轻骨料内部萌生,穿过界面区和砂浆形成贯通裂缝。随轻骨料体积分数增加,混凝土应力-应变曲线上升段斜率变大,抗拉强度和应变减小。与圆形轻骨料的混凝土相比,多边形轻骨料的混凝土起始开裂时间更早,抗拉强度略低,但裂缝贯通时间和裂缝贯通时的应变比圆形骨料的混凝土更大,其减震效果可能更好。（3）借鉴正交试验方法设计了关于粘聚力模型参数的9因素4水平的64组正交试验,依此分别对圆形和多边形轻骨料的混凝土在单轴受拉作用下的力学行为进行了数值模拟及影响程度分析。结果表明,对于同种轻骨料混凝土,轻骨料的粘结强度对混凝土抗拉强度影响最大,砂浆粘结强度对混凝土抗拉应变影响最大。为了使模拟结果更符合实际情况,依据正交分析和试验结果,对圆形和多边形轻骨料的混凝土粘聚力模型参数进行了修正,经模拟验证其结果可靠更高。（4）根据本研究优化的圆形和多边形轻骨料的混凝土本构模型参数,建立了轻骨料混凝土框架柱三维有限元模型,基于材料的细观结构对水平低周反复荷载作用下结构的抗震性能进行了研究。结果表明,轻骨料混凝土框架柱的抗震性能略低于普通混凝土框架柱,但可满足抗震规范要求。多边形轻骨料的混凝土框架柱峰值荷载、位移、延性和变形能力更大,骨架曲线和耗能更高,故其更适合用于有抗震需求的结构工程。