随着社会发展，大跨度空间网格结构在公共建筑中得到广泛应用，而大量震害表明，这类结构在灾难性地震作用下可能会发生低周疲劳累积损伤破坏，形成对大量生命与财产的潜在威胁，因此，对空间网格结构累积损伤的研究成为当前的热点课题。本文以钢管拱桁架结构模型为研究对象，从模型试验、理论分析和数值模拟方面对累积损伤破坏过程进行了系统研究。首先对拱桁架模型进行了竖向循环荷载作用下的低周疲劳试验，并根据试验结果提出了基于能量耗散的损伤评估模型;然后根据能量损伤原理改进了应变和比能的材料损伤模型，利用ABAQUS软件开发了耦合损伤混合硬化材料子程序;最后对拱桁架模型进行了累积损伤的数值模拟。主要的工作及研究成果如下:　　1、在国内首次进行了跨度6m、矢跨比分别为0.2、0.3、0.4的钢管拱桁架结构低周疲劳试验。通过试验得到了结构的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性性能和刚度退化等抗震性能。结果表明:结构的塑性应变和损伤主要集中在节点处，并首先在节点处发生破坏，可见节点的损伤在拱桁架结构整体中具有主导地位;出现裂缝的节点会在5-6个循环内发生断裂，同时结构的强度、刚度、耗能能力会大幅度下降。　　2、根据损伤力学基本理论，提出了一种基于能量耗散的损伤评估模型。运用该评估模型和公认的3种损伤评估模型对拱桁架结构累积损伤发展过程进行了对比分析。结果表明:本文的损伤模型不仅能反应结构损伤的变化规律，而且更能体现结构在裂缝出现、扩展和断裂时损伤的影响。　　3、为了便于应变和比能的材料损伤模型在实际中的应用，根据能量损伤原理，通过引入三轴函数对该模型进行了改进，利用ABAQUS软件将改进的材料损伤模型编入用户子程序(UMAT)，开发了应用于实体单元的耦合损伤混合硬化材料子程序。　　4、以矢跨比0.2拱桁架模型为例，首次利用实体单元建立了相贯节点的整体结构有限元模型。数值模拟结果与试验结果比较得出:塑性应变较小时，材料损伤对结构影响较小;随着塑性应变的深入发展，材料累积损伤效应产生的影响逐渐增大，计算中若不考虑这一影响因素就会导致高估结构承载能力，使结构存在一定的安全隐患;模拟产生的裂纹和结构破坏形态，与试验结果一致。