在結構振動控制領域，系統地研究了結構的主動和半主動控制系統、實驗、算法、設計方法和工程應用。1997率先將被動消能減震技術應用於建築結構抗震加固；自2000年以來，具有震害自我監測和自我控制的形狀記憶合金智能土木工程結構得到了系統的發展。2003年與歐院士合作，在國內外首次建立了結構振動控制系統統壹設計方法。2004年，領導並合作完成國際上第二套磁流變液智能阻尼減振系統的工程應用，是國際土木工程領域發現並揭示負剛度控制現象的三人之壹。
在結構健康監測領域，發展了兩種基於形狀記憶合金和碳纖維的智能土木工程結構:損傷自感知和自修復。研究了橋梁結構健康監測系統的設計方法和實現技術。主導並合作完成了世界上第壹個大跨度橋梁結構健康監測系統的設計和實施，采用了大量的光纖傳感器；建立了大跨度斜拉橋健康監測系統的第壹代和第二代基準模型。該項目的相關成果已應用於國家遊泳中心(2008年奧運會)、山東濱州黃河公路大橋、山東東營黃河公路大橋、哈爾濱松花江斜拉橋等大型結構中。
在智能高性能混凝土與結構方向，納米智能混凝土及其多功能特性(壓敏特性及其機理、力學性能及其機理、耐久性及其機理)在國內外首次提出並得到系統研究。開發了智能混凝土傳感器，並應用於大型橋梁結構的健康監測。建立了約束高強混凝土的統壹本構關系。提出了壹種以鋼管混凝土組合柱為核心的新型高強混凝土組合結構。系統研究了這種新型組合結構的抗震性能，並建立了相應的抗震設計方法。上述成果已應用於20多棟高層建築，並編制了《高強混凝土疊合柱設計規範》，出版了《高強混凝土及其疊合結構》。