加载速率和环境作用很大程度上影响着钢筋混凝土材料的本构关系。钢筋混凝土材料的精细化建模对于准确把握复杂环境作用下钢筋混凝土结构抗震性能评估与全寿命安全性设计具有重要的理论意义和工程应用价值。本文主要研究了环境和长期荷载作用下钢筋混凝土构件的应变率效应,进行了考虑应变率效应的钢筋混凝土框架动力推覆分析,研究了外界环境对混凝土碳化进程的影响,并在此基础上实验和数值模拟研究了钢筋锈蚀对钢筋混凝土框架动力性能的影响,主要研究内容包括以下几个方面:　　(1)基于考虑粘滞阻尼的梁的弯曲运动偏微分方程,给出了梁式构件三点弯曲振动时跨中截面应变率和弹性模量的表达式,并实验研究了素/钢筋混凝土梁弯曲振动时跨中最大应变率与动态弹性模量的关系,然后通过实验结果拟合出了素/钢筋混凝土梁弹性模量增长因子的表达式。由拟合曲线和其他模型对比可知:在应变率梯度存在下,用最大应变率作为代表值来分析混凝土的应变率效应,其应变率效应是有一定程度降低的。另外通过柱的轴心动态抗压实验,研究了混凝土的应变率效应对混凝土强度和变形的影响,并讨论了试验机刚度、惯性效应对实验结果的影响。实验研究表明:刚性元件的使用改善了试件应变率的稳定性,惯性效应在地震作用应变率范围内可以忽略。　　(2)实验对比研究了硫酸钠侵蚀(120天劣化周期)与未腐蚀混凝土圆柱的应变率效应,分析了该效应对侵蚀与未侵蚀混凝土的抗压强度、峰值应变、弹性模量和吸能能力的影响,并且进行了基于破坏特征的机理分析。研究表明:硫酸钠侵蚀导致混凝土材料抗压强度和峰值应变的率敏感性增强。另外利用ABAQUS有限元软件数值模拟实现了钢筋和混凝土材料本构关系的应变率效应,并基于实验数据进行了考虑应变率效应的钢筋混凝土框架动态推覆分析,研究了应变率效应和硫酸钠侵蚀对钢筋混凝土框架结构能力曲线的影响。研究表明:考虑应变率效应以后,结构屈服段的基底剪力幅值明显变大。　　(3)通过对相似比为1:2钢筋混凝土剪力墙构件进行长达1年的收缩和徐变变形测试,探讨了现行 CEB规范推荐收缩、徐变公式对钢筋混凝土剪力墙构件的适用性。实验研究表明:钢筋混凝土剪力墙在厚度方向上收缩、徐变变形不一致,剪力墙试件在加载100天后的收缩、徐变变形依然非常明显。另外研究了不同环境相对湿度和配筋率对钢筋混凝土柱收缩、徐变变形的影响。实验研究表明:环境相对湿度和配筋率对混凝土收缩、徐变变形影响显著,环境相对湿度和配筋率的提高都对混凝土徐变变形的发展有抑制作用,加载时间越长,其影响越明显。　　(4)对某实际腐蚀桥梁取样进行碳化深度测试和分析。修正了以往的扩散-反应碳化模型,提出了考虑风环境作用的渗透-反应碳化模型。用自回归模型产生了不同平均风速、不同湍流强度的脉动风,数值模拟对比研究了碳化全过程中扩散和渗透引起的混凝土碳化速率。研究表明:强风地区建筑物的碳化深度预测必须考虑风环境的影响,否则容易低估混凝土结构的碳化深度。　　(5)设计制作了两根钢筋混凝土柱和3个钢筋混凝土框架,并对钢筋混凝土柱及框架进行了电化学加速锈蚀,实验研究了锈蚀对钢筋力学性能和框架一阶频率的影响。研究表明:锈蚀会降低钢筋的屈服强度、极限强度。在框架柱纵筋锈蚀一定程度内,锈蚀产物增加了混凝土与钢筋之间的粘结力,导致框架的一阶频率上升,随着锈蚀加剧,框架结构的一阶频率开始下降。基于碳化模型、钢筋锈蚀对钢筋力学性能的影响以及对钢筋周围混凝土力学性能的影响,对服役50年的钢筋混凝土框架结构进行了弹塑性动态时程分析,并与完好的钢筋混凝土框架做了对比分析。研究表明:钢筋锈蚀会明显降低结构的抗震能力。