既有钢筋混凝土结构中普遍存在柱混凝土强度低和体积配箍率小的问题,无法满足现行抗震规范设计要求,需对其进行加固以确保结构安全。玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)由于其较好的力学性能和较低的生产价格等优点,适用于结构加固工程。BFRP的抗拉强度略低于碳纤维增强复合材料(Carbon FRP,CFRP),但极限应变是其2倍左右。目前关于FRP加固混凝土结构抗震性能的计算模型和设计方法多采用CFRP材料的研究结果,应用于BFRP时其精确度较低,而针对BFRP加固的相关研究仍显不足。因此,需要完善BFRP加固混凝土结构理论,加快其在工程中的应用和普及,推进其纳入国家加固规范体系。本文通过试验研究、数值模拟和理论分析相结合的方式,以BFRP布的材料力学性能为切入点,以BFRP约束混凝土的本构模型为基础,对BFRP加固低强混凝土配筋柱的抗震性能及设计方法进行了较为系统的研究。主要研究内容如下:(1)进行了17组不同类型BFRP布的拉伸性能试验,分析了编织方式和单位面积质量等参数对试验结果的影响;通过对拉伸破坏试件剖面进行扫描电镜观测,考察了纤维-树脂基体界面状态等参数对宏观力学性能的影响。研究表明,BFRP单向布力学性能及其稳定性优于双向布,双向布的抗拉强度标准值约为单向布的70%～75%,标准差和变异系数皆为单向布的2倍以上;纤维-基体强界面试件的峰值荷载基本高于弱界面试件。且在各类型BFRP布强度标准值的基础上,给出了其强度设计值的计算方法。(2)开展了5组BFRP约束混凝土柱的轴压试验,探讨了BFRP类型、包裹层数和截面形状对柱轴压性能的影响。试验结果表明,BFRP约束后圆柱的峰值应力和极限应变较未约束前分别提高了20%～71%和49%～296%,方柱则分别提高了23%～41%和45%～145%。2层单向BFRP约束柱组表现出了最好的轴压性能,而双向BFRP较单向BFRP对柱的约束效果则相对较弱。采用ABAQUS分析软件建立了BFRP约束混凝土柱的有限元模型,重点研究了BFRP和混凝土的应力分布规律。建立了针对BFRP约束混凝土柱的试验数据库,分别提出了BFRP约束圆柱和方柱的强度和极限应变模型,经对比验证该模型较现有模型的精度更高。在此基础上,后续也给出了BFRP约束混凝土圆柱的本构模型。(3)完成了24根足尺钢筋混凝土柱的低周反复侧向加载试验,通过探讨混凝土强度、轴压比和FRP种类等参数对试验结果的影响,采用滞回曲线、能量耗散、延性系数、刚度和强度的退化规律等指标对加固前后柱的抗震性能进行了评价,重点对比了等侧向约束应力下BFRP和CFRP加固柱抗震性能的差异。试验结果表明,加固后柱的破坏形态转变为弯曲破坏,构件承载力、延性和耗能能力显著改善,且尤其对于高轴压比和低强混凝土配筋柱的加固效果较好。在相同侧向约束应力下,BFRP加固柱的峰值荷载与CFRP加固柱相近,但对于混凝土强度较低的钢筋混凝土柱,BFRP加固柱的延性和耗能能力都较CFRP加固柱更强,说明BFRP具有较好的抗震加固效果。(4)依托ABAQUS分析软件建立了BFRP加固钢筋混凝土柱的三维有限元模型,分析了混凝土强度对加固柱的混凝土和BFRP应变分布规律的影响。结果表明,BFRP加固低强混凝土配筋柱破坏时的混凝土和BFRP布应变皆较大,但BFRP高应变区范围较小。同时,进行了考虑加固方式、剪跨比、FRP包裹层数、纵筋配筋率和箍筋配箍率影响的参数分析,为后续理论分析提供了数据支持。(5)基于试验和模拟数据,针对较低混凝土强度范围下的柱构件数据进行回归分析,提出了FRP加固钢筋混凝土柱的荷载-位移骨架曲线模型。给出了加固柱卸载刚度计算式,建立了荷载-位移恢复力模型。且分别提出了基于承载力和位移需求的BFRP加固用量计算式,并给出了BFRP加固既有钢筋混凝土柱的抗震设计方法及其算例。