ISSN 1000-6869 CN 11-1931/TU
钢-混凝土组合结构是土木工程中一种主要的组合结构形式。在桥梁工程中，从基本受力性能出发，可分为组合梁、组合柱和组合拱。介绍了钢-混凝土组合桥梁的主要结构形式及其在我国应用的基本情况，着重介绍了近些年新出现的组合桥梁结构形式的研究进展与工程应用。传统的组合桥梁，如钢梁-混凝土板组合梁、波形钢腹板-PC组合梁、钢管混凝土拱桥等，在我国已有较多应用，规范体系也正在形成，今后应不断总结实践经验，完善规范，同时密切跟踪国际最新发展趋势，开展创新性的研究。新型组合结构桥梁的研发在我国异常活跃，如近年来提出了劲性骨架混凝土桥面板-钢管混凝土桁架组合桁梁、波形钢腹板-钢管混凝土组合梁、钢管混凝土劲性骨架柱、钢管混凝土主肢-混凝土缀板复合柱和混合柱、钢腹板（杆）-混凝土组合拱等新型桥梁组合结构，有些已在实际工程中得到少量应用，有些仍未在实际工程中应用。今后，应加强应用推广，并结合实际工程需要开展应用技术研究，形成应用指南或技术标准，进一步推动我国组合结构学科的发展和桥梁工程的技术进步。
国家规范《钢管混凝土结构技术规范》(讨论稿)是基于CECS 254:2012、CECS 28:2012和CECS 159:2004等行业技术规程进行制定，相关承载力的计算公式来自不同的规程，公式表达形式差别较大，因此存在一定的兼容问题。为此，对规范中圆形和矩形钢管混凝土承载力计算方法进行系统的研究，分析不同规程的承载力在公式形式和计算精度上的差异性和一致性。结果表明：不同规程的承载力公式虽然在形式上存在一定的差异，但是其内在本质规律相同；通过和大量试验数据的对比，证明了承载力公式的精度都在工程容许的范围内，且总体偏于安全，初步证明国家规范中相关承载力计算方法的一致性和合理性。
针对刚果（布）国家1号公路二期工程Djoué钢-混组合梁桥，对其设计方法进行了研究，比较了中欧规范的差异，并在ANSYS中分别用中国规范和欧洲规范对该大桥进行了建模分析,在满足承载力、挠度等各方面要求的前提下，分析比较了最大弯矩，最大应力，挠度等，发现承载力极限状态下采用欧洲规范得到的最大弯矩值比采用中国规范得到的最大弯矩值大23%左右；正常使用极限状态下短期效应组合时，采用中国规范得到的位移最大值比采用欧洲规范大11%左右；正常使用极限状态下长期效应组合时，采用中国规范得到的位移最大值比采用欧洲规范大7%左右。为以后钢-混组合梁桥的设计提供了技术支持。
以预应力波形钢腹板组合梁的试验和有限元分析为基础，基于初等梁理论提出了预应力波形钢腹板组合梁的承载力和变形计算方法。该方法可以较准确地考虑预应力筋的贡献，完善了预应力波形钢腹板组合梁的承载力和变形计算方法。研究表明: 预应力波形钢腹板组合梁承载力计算方法对开裂弯矩和屈服弯矩的预测结果精度良好；由于预应力筋的计算极限应力偏于保守地采用预应力筋的名义屈服应力，极限弯矩的预测结果较保守，具有足够的安全储备。变形研究表明，对于受拉翼板配筋指标较合理的预应力波形钢腹板组合梁，变形计算方法对开裂挠度和屈服挠度的预测结果精度良好。试验验证表明，本文提出的承载力和变形计算方法可以应用于预应力波形钢腹板组合梁的工程设计。
深圳大学1#桥主桥采用双层桥面钢桁腹预应力混凝土组合结构。主桥结构采用空间放射性钢管混凝土组合桥墩，提高了主梁无横隔板状态下的抗弯与抗扭性能。钢桁腹采用整体式组合节点，用Twin-PBL键加抗剪栓钉的组合连接方式。全桥采用三向预应力布置，上下桥面板纵横向均设置预应力，保证了结构的整体工作性能，同时形成悬臂组合结构；三角形钢管混凝土桁架拉杆施加预应力，在无体外预应力束状态下，起到了降低拉杆的应力、增强节点的连接、满足主梁抗剪要求等三个方面的作用。主桥采用预制拼装、无模板支架施工建造方法。对主桥结构采用Midas/Civil 2010空间有限元分析程序进行分析的结果表明，空间放射性钢管混凝土组合桥墩、整体式组合节点处于弹性工作状态；主梁第1阶自振频率1.13Hz，结构整体刚度好；第1阶屈曲稳定分析特征值为74.6，结构稳定性好。
悬臂钢桁-波形钢腹板组合桥梁是一种新型桥梁结构。钢桁-波形钢腹板共同工作，波形钢腹板主要解决纵向抗剪问题，悬臂钢桁主要解决横向抗弯问题。波形钢腹板组合桥梁形成纵向箱形结构，钢管混凝土桁形成横向悬臂结构。施工时两次形成横断面，可以有效减小箱梁横向宽度，方便运输及安装，桁架的上端与悬臂板刚性连接，钢桁的下端与箱梁底板刚性连接，采用抗拔不抗剪栓钉，解决受拉区混凝土抗裂问题，共同形成悬臂钢桁-波形钢腹板组合桥梁结构。对于主桥结构采用Midas/Civil 2010空间有限元分析程序进行分析的结果表明，空间放射性钢管混凝土组合桥墩处于弹性工作状态，主梁第1阶自振频率2.65Hz，桥梁结构整体刚度好；第1阶屈曲稳定分析特征值为18.18，桥梁结构稳定性好。
为探究双层复合桁架桥混合梁复合桁架与钢桁架结合段主要构件的应力分布、传力途径及弦杆承载比例，选取复合桁架与钢桁架在弦杆处的连接局部构造进行研究，以1∶2.5为缩尺，对弦杆结合段进行了局部模型试验。试验结果表明：钢板、钢筋和混凝土荷载-应力曲线基本保持线性关系，加载力从1.0倍设计荷载提高至1.7倍设计荷载，钢板、钢筋及混凝土应力增加幅值均接近70%，表明试件始终保持弹性工作状态，尚未发生塑性变形；各构件最大应力远小于允许应力；钢板、混凝土及钢筋应力沿纵向的变化趋势；在弦杆结合段中，钢承担约20%的荷载，混凝土承担约80%的荷载，混凝土在承担荷载中起主要作用。在1.7倍设计荷载作用下，结合段传力合理，安全可靠，且具有较高的安全储备。
随着钢管混凝土拱桥跨度的不断增大，拱肋核心混凝土收缩徐变作用对拱肋静力性能的影响更加显著。采用欧洲规范EC2混凝土收缩徐变模型与逐步积分法模拟混凝土收缩徐变性能。将EC2模型与逐步积分法通过UMAT二次开发程序引入ABAQUS中，同时考虑施工过程、施工过程中加载龄期的变化、轴力与弯矩组合作用下构件的长期效应、几何与材料非线性等因素，建立了较为精确的钢管混凝土拱桥长期静力性能有限元分析模型。通过将分析结果与实测数据进行对比，验证有限元分析模型的可靠性。采用该有限元分析模型，分析施工过程对钢管混凝土拱桥长期静力性能的影响，结果表明，施工过程中的应力历史会显著增加拱肋长期位移、钢管应力与拱肋弯矩。在钢管混凝土拱桥长期静力性能分析中，应该考虑施工过程的影响，否则时效作用的影响将被大大低估。
提出同时在梁端水平加腋和节点区箍筋加密对圆钢管约束钢筋混凝土梁柱节点的节点区域进行加强的构造措施，以节点梁类型（角节点试件、边节点试件）为变化参数进行了6个加腋节点试件和2个短柱对比试件的轴压力学性能试验研究。对各试件的破坏模式、承载能力、荷载-混凝土应变曲线及荷载-钢管应力曲线等进行了对比分析。结果表明：与未进行加强的普通节点试件相比，采用本文构造措施进行加强的节点试件轴压力学性能可得到较好改善，边节点试件发生柱体部位的压溃破坏；角节点试件发生节点区域削弱造成的破坏，其柱体部位发生剪切破坏，整体仍难以满足“强节点弱构件”的要求，需进一步加强。在局压模型的基础上，根据约束混凝土理论，提出了圆钢管约束钢筋混凝土节点轴压承载力的计算方法。
为深入了解圆钢管混凝土柱-钢筋混凝土环梁节点的抗震性能与传力机理，对4个空间内柱节点进行了双向低周反复加载试验。试验研究参数为环梁纵筋量与框架梁纵筋量的比值以及环梁配箍量。试验结果表明：环梁节点依靠环-柱相互作用传递外荷载；环梁沿圆周方向呈现出包含拉、弯、剪、扭的组合受力特征；环梁纵筋和箍筋的配置量对节点抗震性能影响较大。经过合理设计的钢管混凝土柱-环梁节点具有良好的延性，适合地震区的工程应用。
为了研究地震作用下薄壁钢管混凝土组合框架节点的抗震性能和破坏特征，进行了足尺冷弯薄壁钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁单边螺栓端板连接节点试件的循环往复荷载试验。观察了试件受力全过程和破坏模式，分析了组合节点的滞回曲线、承载力和刚度退化、耗能能力等抗震性能指标，应用现有规范讨论了组合节点的刚性和延性。试验结果表明，冷弯薄壁钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁单边螺栓端板连接节点为半刚性连接节点；此类组合节点具有良好的延性和耗能能力、连接构造安全可靠；位移延性系数μΔ取值范围为1.38~1.84，满足现有抗震设计要求，可以在多层组合框架结构中应用。
设计制作了4个钢-混凝土组合梁与钢柱之间齐平式端板连接组合节点试件，完成了其在无轴力、梁端承受轴向拉力10%Nby、20%Nby和受轴向压力10%Nby情况下受往复弯矩荷载作用的拟静力试验，研究试件的抗弯刚度、承载力、延性、滞回性能、耗能能力和破坏模式等。结果表明：梁端轴向拉力加剧了试件的变形和破坏，使其承载力、刚度及耗能能力等均有一定程度的降低，并且随着拉力的增大降低幅度增大；梁端轴向压力在前期延缓试件变形及破坏，但当试件变形较大时，压力产生的二阶效应将使试件提前破坏，试件的刚度和承载力退化较快；无论梁端存在轴向拉力还是压力，试件的延性均有明显降低，其总耗能能力下降。
在正常使用荷载作用下，梁柱节点将承受负弯矩的作用，然而当结构中关键柱受到破坏而失效后，荷载向下的传力路径被切断，由柱承担的荷载转而由与之相连的梁来承担，此时梁柱节点将承受正弯矩和拉力的共同作用。为研究钢管混凝土柱-钢梁刚接节点在拉弯共同作用下的力学性能，共完成了2个钢管混凝土柱-钢梁刚性节点的试验，并建立了相应的有限元模型，进行了节点拉弯性能的参数分析。研究结果表明：外环板节点和外伸内隔板节点的初始刚度相近，均能满足刚接节点对初始刚度的要求；节点弯矩-拉力关系曲线表现为随着拉力的增大，其受弯能力不断降低，但初期降低不显著；不同初始弯矩条件下，拉力对节点受弯承载力均有不同程度的降低，初始弯矩越低，在受荷初期拉力对其受弯承载力的影响越小。
梁柱节点是框架结构的关键连接部位，其连接性能决定着整体框架的抗震性能。为了研究薄柔H形钢部分包裹混凝土梁柱节点的应力分布、位移反应及承载力，分析节点各部件塑性渐变的全过程以及破坏模式，针对端板半刚性连接的梁柱节点形式，对部分包裹混凝土柱与型钢梁连接组合体在低周反复水平荷载作用下的受力性能进行了试验研究。试验共设计了4个构造不同的梁柱组合体, 研究各连接组件板域的应变分布，试件各控制点的屈服次序为：梁翼缘处的横向系杆，梁端部受拉翼缘，柱翼缘，与梁受拉翼缘焊接的端板。分析了端板厚度、加劲板、背垫板对梁柱组合体承载力、刚度及延性性能的影响，结果表明，随端板厚度的增加及设置背垫板，组合体的承载力提高，端板厚度及设置背垫板对组合体的刚度影响很大，部分包裹混凝土柱与型钢梁外伸端板连接组合体的延性满足规范要求。
为了研究型钢混凝土(SRC)异形柱中节点的受力性能，设计5个SRC十形柱-钢梁中节点试件进行低周反复荷载试验，通过试验揭示其破坏机理，获取了荷载-位移滞回曲线、骨架曲线和主要特征点数据。试验结果表明：双向荷载作用下SRC异形柱中节点呈现正背面弯曲、侧面斜压粘结破坏的特点，滞回曲线对称饱满，综合受力性能较好。基于试验利用有限元软件ABAQUS对其进行了静力弹塑性分析，研究了轴压比和加载角度对SRC异形柱空间节点的抗震性能的影响。研究结果表明：数值分析结果与试验结果基本吻合，轴压比在0.2~0.4范围内增大轴压比可以提高试件的峰值荷载。加载角在0°~45°范围内随着加载角的增加试件的峰值荷载降低，加载角45°方向为最薄弱方向。
为了研究中等强度钢材框架梁柱组合节点在地震作用下节点受力性能，在4个足尺试件低周往复荷载作用下的破坏试验中，通过合理的应变片布置和位移测量，得到节点各部位的应力分布情况，包括钢梁下翼缘处、组合梁截面应力发展、预埋钢筋以及钢梁与混凝土的滑移等。从试验结果中可以清楚地看到组合节点钢梁下翼缘焊接孔处存在不同程度的应力集中，截面的应变分布基本满足平截面假定，越接近梁柱截面中轴线的钢筋应变越大，同时塑性发展越明显，继而对其地震作用下的表现有了定性的认识，为组合节点抗震设计以及抗震性能的进一步研究提供了必要的试验基础。
钢-混凝土组合结构梁柱连接中，当柱截面尺寸较大时，便存在梁内钢筋如何与柱的连接问题。结合实际，针对工程中所遇到的负弯矩区钢-混凝土组合梁翼缘板中附加纵筋如何与方钢管混凝土柱连接的问题，通过对采用两种不同附加纵筋连接形式的试件进行试验研究，得到翼缘板中不同的附加分布纵筋连接形式对负弯矩区钢-混凝土组合梁受力性能的影响。研究结果表明：钢-混凝土组合梁翼缘板中附加分布纵筋通过套筒与方钢管混凝土柱连接的方式，与将附加分布纵筋设置在柱两侧的方式相比，承载能力相差不大，但混凝土板的受力更合理。
以东方之门大厦为工程背景，选取截面形式为矩形钢管混凝土分叉柱节点和圆形钢管混凝土分叉柱节点各1个作为研究对象，对试验节点进行大比例模型单调加载试验，研究节点的屈服荷载、极限荷载和延性性能。试验过程中两节点试件的破坏模式分别表现为空心钢管柱部分受压屈曲破坏和钢管混凝土柱部分偏心受压破坏。试验结果表明：试件N-KZ1B和试件N-KZ2的极限荷载分别达到最不利设计荷载的3.89倍和4.18倍，2个节点试件均具有较高的屈服荷载和极限荷载，满足结构设计要求；当达到极限荷载时，钢管混凝土柱和空心钢管柱进入塑性状态，而节点域仍保持弹性，表明结构设计达到了强节点弱构件的抗震要求；同时节点试件变形能力较好，具有良好的延性性能。
节点的耗能机制影响其耗能能力，对结构整体的抗震性能影响显著。通过对5个圆钢管混凝土T形相贯节点和1个对比用圆钢管T形相贯节点的轴向往复荷载试验，观察其破坏模式，分析节点轴向荷载-支管加载端轴向位移曲线。结果表明：圆钢管混凝土T形相贯节点的破坏模式有主管受弯破坏、支管屈服破坏、支管屈曲破坏和焊缝破坏；轴向荷载作用下圆钢管混凝土T形相贯节点的合理耗能机制是支管屈曲或屈服耗能。在抗震设防区应通过合理的设计使节点的破坏模式为支管屈服或屈曲破坏。
由于钢管混凝土桁架的主管内填混凝土，一般主管横向刚度远大于支管轴向刚度。当遭受冲击荷载作用时，支管可能提早发生破坏。以钢管混凝土桁架T形节点为研究对象，采用有限元分析，研究了主管直接遭受冲击和通过支管将冲击荷载间接传给主管这两种不同冲击工况下的T形节点的破坏模式。研究结果表明：钢管混凝土土桁架T形节点主管受冲击时，其破坏形式主要表现为钢管混凝土主管受冲击部位钢管出现较轻微的凹陷，相应部位的内置混凝土也出现轻微破碎，支管没有明显变形，但支管和主管交界的焊缝部位应力较大；支管受冲击的钢管混凝土桁架节点，钢管混凝土主管基本没有破坏，但支管随着冲击能量的增大破坏较为严重，直至屈曲破坏；钢管混凝土节点主管或支管受冲击时，随着冲击能的增大，节点的整体变形、局部变形均增大；主管受冲击时，节点局部变形峰值出现在冲击力下降段。
在圆钢管混凝土K形相贯节点和管板节点静力试验研究基础上，采用非线性有限元分析该类节点在轴向荷载作用下的破坏模式和承载能力，并对这两类节点进行参数分析，分析塔柱的径厚比γ、腹杆与塔柱管径比β、节点间隙a、节点板厚度tg对节点破坏模式和承载力的影响规律。研究结果表明：对于相贯节点，塔柱径厚比以及腹杆与塔柱管径比对承载能力和破坏模式的影响很大。当破坏模式相同时，随着塔柱径厚比的增加，腹杆与塔柱管径比的减小，节点的承载能力降低。节点间隙对相贯节点破坏模式和承载能力的影响均较小。对于管板节点，节点板厚度对破坏模式的影响较大，当节点板厚度较小时，节点的破坏模式为节点板局部屈曲，当节点板超过一定厚度时，节点的破坏模式转变为受压腹杆屈曲。有限元分析结果可为工程设计提供参考。
为了研究地震作用下蒸压轻质加气混凝土（ALC）条板或砌块与钢管混凝土框架的共同受力性能和破坏机理，进行了1榀钢管混凝土框架和3榀带ALC条板或砌块钢管混凝土框架结构试件的低周反复荷载试验。研究参数为墙板厚度、墙板连接形式和墙板类型。观察试验全过程和结构破坏特征，分析试件顶部水平荷载与水平位移关系滞回曲线、延性系数、耗能能力等抗震性能指标。试验研究表明，采用U形钢卡、钩头螺栓和拉结筋等合理构造措施的ALC条板或砌块与钢管混凝土框架在地震作用下可以很好协同工作和共同受力，并具有良好的安全保障，可以在高层组合结构中应用和推广。
提出半刚性连接钢框架与轻钢龙骨隔墙组合结构体系，研究其抗侧力性能。对变化轻钢龙骨隔墙形式以及梁柱节点连接形式的5个试件进行低周往复加载试验，得到其滞回曲线、骨架曲线、承载力、初始刚度以及结构耗能性能，对比各组试件的破坏特征，分析轻钢龙骨隔墙以及钢框架梁柱连接形式对结构的抗侧刚度、承载力、延性及滞回性能的影响。研究结果表明：钢框架与轻钢龙骨隔墙共同工作，半刚性节点对结构耗能性能贡献较大，结构具有较好的延性；龙骨节点加强对结构的承载力和初始刚度影响不大，但可提高结构的延性和滞回性能；龙骨外侧添加的蒙皮可增加结构刚度，大幅提高结构的承载力。
以内蒙古白云鄂博1.5MW风力发电机塔架结构为背景，设计了锥台型钢结构塔筒和格构式钢管混凝土三肢柱塔架模型，通过对模型的拟静力试验研究，分析了两种形式风力发电机塔架结构的受力性能、破坏机理和破坏特征以及材料利用率和经济适用性。研究结果表明，在满足使用要求的条件下，锥台型钢结构塔筒的破坏由稳定性控制，属于失稳破坏，水平荷载-位移滞回曲线在失稳前基本呈线性变化，材料利用率低，且制造运输成本大，但技术成熟。而格构式钢管混凝土三肢柱塔架结构属于材料破坏，水平荷载-位移滞回曲线呈现不对称的“梭形”，材料利用率高，制造运输成本低，但施工制造工序多，不利于制造质量的保证。由对比分析可知，相对于锥台型钢结构塔筒，格构式钢管混凝土塔架结构有更为优越的受力性能和抗震性能，有进一步深入研究分析的价值。
根据钢管混凝土构件统一理论的弯矩-曲率关系，对构件弹塑性状态下截面的弯矩-转角关系进行推导，提出构件M铰和PMM铰特性值的计算方法。利用Midas/Civil软件静力弹塑性分析功能，输入计算确定的塑性铰特性值，对3个矩形钢管混凝土桁梁进行分析，并与试验结果进行对比。研究表明：钢管混凝土构件塑性铰特性值的确定方法是合理的，对矩形钢管混凝土桁梁承载力的分析结果是可信的，为大型钢混组合桁架梁桥的分析提供了有效手段；3个桁梁的承载力均受到节点控制，弦杆填充混凝土能够有效提高桁梁节点的强度和刚度，从而提高桁梁的承载能力，减小桁梁的整体变形；弦杆填充混凝土对杆件轴力和轴向应力影响较大，对整体变形影响不大。
为研究高层组合框架-混凝土筒体混合结构的抗震性能，以30层混合结构为分析对象，建立整体空间分析模型进行推覆分析。根据截面承载力与变形能力自定义型钢混凝土构件塑性铰特性值，利用三垂直杆元模拟剪力墙，各杆元分别考虑剪力墙轴向、剪切与弯曲变形，在推覆分析中分别按加速度常量和CQC振型组合方式施加侧向水平荷载，采用能力谱法确定结构的目标位移。结果表明：结构由弹性逐渐进入弹塑性工作状态，最大层间位移角的位置不断降低，中下部层间位移角变化显著，框架与筒体之间剪力重分布主要发生在中下部楼层；框架与混凝土筒体之间连接方式对混合结构罕遇地震性能点的状态影响显著，尤其在结构下部1/3高度范围内，筒体剪切刚度退化程度有差异，刚接模型整体刚度退化程度相比铰接模型严重。
对结构进行整体抗连续性倒塌性能研究，首先要确定结构在外部荷载作用下可能发生的最不利初始损伤模型，即结构体系中某一构件或者子结构在外荷载作用失效后最有可能引起整个结构体系发生连续性倒塌破坏。基于构件失效前后结构应变能的改变量和构件失效影响面积的大小，通过计算构件重要性系数确定了结构的最不利初始损伤模型。在此基础上，以ABAQUS有限元分析软件为求解平台，采用非线性纤维梁-柱单元对一8层钢管混凝土空间框架结构进行连续性倒塌分析。结果表明：钢管混凝土框架柱构件的重要性系数明显大于梁构件，底层中柱构件重要性系数最大，通常认为比较关键的角柱构件并没有出现在关键地位；通过对3种典型初始损伤模型下钢管混凝土框架连续性倒塌分析发现，关键构件失效后，框架梁柱发生内力重分布，而且卸载传力路径遵循就近原则。
对6种不同构造工形截面双钢板组合剪力墙进行低周反复荷载试验研究。试件翼缘均为等厚双钢板三腔扁钢管墙体，按腹板双钢板厚度不同分为2组，每组中腹板设两腔体试件1个、三腔体试件1个、三腔体且底部加强型试件1个。试件按1/5缩尺，剪跨比为1.5。分析了各试件的破坏特征、承载力、延性、耗能、刚度退化过程。结果表明：反复荷载作用下，工形截面双钢板剪力墙腹板双钢板形成按腔体分隔的交叉抗剪拉力条带，翼缘和腹板均发挥了良好的延性耗能能力，抗震耗能能力较强；双钢板厚度、腔体个数、底部加强构造措施对剪力墙抗震性能有明显影响，通过合理设计这些参数，采取有效构造措施，来匹配翼缘与腹板强弱关系，是同时充分发挥双钢板剪力墙抗剪和抗弯耗能性能、实现延性屈服机制的关键。
提出钢骨混凝土-钢板深梁-混凝土条带组合剪力墙，该剪力由钢骨混凝土柱、钢板深梁、混凝土墙体条带3种不同耗能单元组合而成。钢骨混凝土-钢板深梁构成核心结构，混凝土墙体条带与核心结构共同工作，协同抗震耗能。进行了5个不同设计参数的钢骨混凝土-钢板深梁-混凝土条带组合剪力墙试件低周反复荷载试验。试验分2阶段进行：第1阶段，加载至1/50位移角，试件明显屈服损伤；第2阶段，对第1阶段损伤后的试件采用两侧贴焊薄钢板的措施进行修复，并作为5个新的组合剪力墙进行低周反复荷载试验。分析各试件的承载力、刚度、延性、滞回特性和破坏特征。研究表明：钢骨混凝土-钢板深梁-混凝土条带组合剪力墙，变形特征介于带竖缝剪力墙和整体剪力墙之间；在受力过程中，充分发挥了钢骨混凝土、钢板深梁、混凝土条带自身及相互作用消耗地震输入结构能量的作用；钢板深梁参数选择对剪力墙抗震性能影响明显；钢骨混凝土-钢板深梁作为核心结构，实现了延性屈服机制；位移角达1/50损伤修复后，仍具有良好的抗震性能。
通过已有的半刚接钢框架内填RC墙结构（PSRCW）的低周往复加载试验，对简化斜压板带模型进行了验证。在此基础上对7榀2层单跨1/3缩尺PSRCW试件进行了有限元分析，细致分析了PSRCW结构的滞回性能、抗侧刚度、水平剪力及倾覆力矩分配比例等，模拟结果同试验结果吻合较好，进一步证实了可采用简化斜向板带模型分析此类结构的整体抗震性能。
为解决钢柱或组合柱与钢筋混凝土梁连接节点构造复杂、施工难度大等问题，提出了2种端部带工字钢接头的预制装配式钢筋混凝土梁，并分别对2种新型梁及1个普通钢筋混凝土对比梁试件进行了受弯性能足尺试验。研究结果表明：在三分点集中荷载作用下，3个试件的变形性能和破坏形态基本一致；2种新型梁的开裂弯矩和极限弯矩与规范计算结果吻合良好，说明可按现行混凝土结构设计规范进行梁体的受弯承载力设计；钢接头和混凝土梁体之间几乎没有滑移，且钢端头在整个加载过程中处于弹性受力状态。基于ABAQUS软件建立了2种新型梁体的有限元分析模型，并通过与试验结果对比验证了模型的正确性。在此基础上研究了采用文中提出梁体的单层框架受弯性能，为梁体的应用提供了基础。
为研究纯扭作用下型钢混凝土梁的受力性能，设计6根型钢混凝土梁和1根钢筋混凝土梁进行了纯扭加载试验，考虑了型钢含钢率、型钢保护层厚度和配箍率3个变化参数。通过对试件破坏形态、扭矩-扭率曲线、开裂扭矩和极限扭矩等的分析，研究纯扭作用下型钢混凝土梁的性能退化及损伤演变过程，并分析了各变化参数对试件截面损伤演变的影响。研究结果表明：纯扭作用下型钢混凝土梁和钢筋混凝土梁均历经了线弹性、弹塑性和破坏三个阶段，钢筋混凝土梁表现为脆性破坏，型钢混凝土梁表现为延性破坏，且其极限扭矩和延性与钢筋混凝土梁相比有较大的提高；型钢的混凝土保护层厚度、型钢配钢率和配箍率对纯扭作用下构件的损伤演变有很大的影响，保护层厚度越小、型钢含钢率和配箍率越大，受扭构件的损伤度越小，在钢筋混凝土构件中配置型钢，能有效的抑制构件的损伤发展。
采用海绵包裹恒电流方法对6根钢-混凝土组合梁负弯矩区栓钉进行相同电流密度、不同通电时间的加速锈蚀试验。结果表明，海绵包裹恒电流法能基本能达到预期栓钉锈蚀率，且可较好模拟实际侵蚀环境中的不均匀锈蚀。对未锈蚀组合梁及不同锈蚀率的钢-混凝土组合梁施加负弯矩，研究负弯矩区栓钉的不同锈蚀率对组合梁的承载能力、挠度以及钢-混凝土间滑移等性能的影响规律。试验结果表明：随着栓钉锈蚀率的增加，组合梁抗剪连接程度下降，钢材塑性性能不能得到充分发挥，组合梁刚度下降，承载力降低；但锈蚀后的组合梁承载力仍大于未锈蚀组合梁的承载力理论值；随着锈蚀率的增加，栓钉的刚度降低，使得钢梁与混凝土滑移增大，不利于两种材料协同受力工作。
试验设计4组共8个格构式钢骨-钢管混凝土柱和圆钢管-混凝土柱，其中2个短柱（L=500 mm）、2个中长柱（L取1 500 mm）、4个长柱（L取2 500、3 500 mm）试件。通过对钢骨-钢管混凝土柱进行轴压试验，考虑格构式钢骨和长细比两个变化因素，观察各试件受力过程及破坏形态，测得荷载-应变和荷载-位移关系曲线，并分析两个变量对试件承载力的影响规律。研究结果表明：钢骨-钢管混凝土柱受力过程均经历弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段，破坏形态主要有材料强度破坏和弹塑性失稳破坏；格构式钢骨架对试件承载力有一定提高；长细比对钢骨钢管混凝土试件承载力影响较大，随着长细比增加，试件承载力明显降低。此外采用AISC规范和欧洲规范4的相关计算公式计算钢骨-钢管混凝土柱承载力，计算结果表明规范公式均相对保守。因此，建议的格构式钢骨-钢管混凝土轴压柱的承载力设计公式，能较为准确地预测钢骨-钢管混凝土柱承载力。
对8根带有横隔板补强的部分填充圆形钢管混凝土桥墩柱在轴力恒定，水平往复荷载作用下的力学性能进行了试验研究。分析了混凝土填充高度、桥墩长细比和径厚比等参数对该类桥墩承载力、延性、累积耗能等抗震性能的影响。试验结果表明：横隔板的添加改善了钢管与混凝土共同工作状态，混凝土填充率是影响该类桥墩破坏形态及抗震性能的主要因素。混凝土填充率过低，钢管会在填充混凝土的上方发生局部失稳破坏；当混凝土填充率达到0.33时，试件将在根部破坏，表现出良好的抗震性能。另外，桥墩的长细比和径厚比也是影响该类桥墩破坏及抗震性能的重要因素。
为研究桥梁钢管混凝土组合格构柱高墩的抗弯曲性能，以某钢管混凝土组合格构柱高墩特大连续刚构桥的高墩为研究对象，进行缩尺模型的弯曲破坏加载模拟试验。采用有限元分析方法对加载全过程进行数值模拟，并进行了参数分析。结果表明：此类结构具有良好的塑性变形能力，为延性破坏；钢管混凝土组合格构柱整体工作性能良好，共同抵抗外力的性能较强。组合格构柱的受弯承载力主要受钢管强度和截面高宽比的影响。
为研究内置聚氯乙烯管材（PVC管）约束高强混凝土短柱的抗震性能，设计了2个新型约束高强混凝土短柱试件和3个传统约束高强混凝土短柱（普通箍筋约束高强混凝土、型钢高强混凝土以及内置钢管约束高强混凝土）对比试件进行低周反复加载试验。研究表明：所有约束高强混凝土短柱试件的破坏形态均为剪切斜压破坏；内置型钢、钢管以及PVC管约束高强混凝土试件较普通箍筋约束高强混凝土试件的滞回曲线饱满、极限变形大，其中内置PVC管试件随着PVC管径的增大，耗能及延性会劣化，但仍能满足结构抗震变形要求（μ≥3）；采用内置型钢、钢管以及PVC管的措施能增强高强混凝土的抗震耗能及变形能力。
为研究角钢约束高强混凝土短柱的偏压性能，以偏心率为参数开展了5根长细比为3的角钢约束高强混凝土短柱试验研究，观察试件在偏压作用下的破坏现象和破坏过程，获得5个试件的荷载-位移曲线、角钢及缀板的荷载-应变曲线及荷载-侧向位移曲线。研究表明，角钢约束高强混凝土短柱具有较高的承载性能，其延性性能及承载力随着偏心率的增加而降低，当试件的偏心率为0.333时，承载力减小幅度达到60.8%。通过分析得到试件的承载力和钢材的应变发展规律及不同偏心率下角钢混凝土短柱的P-M相关曲线，给出偏压试件承载力的比值Pue/Pu0与偏心率e0′ 的关系。最后提出角钢约束高强混凝土短柱偏压承载力简化设计公式，计算结果与试验结果吻合良好。
在钢管混凝土管内配置纵向钢筋可改善其力学性能。以纵筋强度、配筋率和配箍率为主要变化参数，设计了13根短柱配筋钢管混凝土试件，对其进行轴压短柱试验研究，分析试件的破坏特征、极限荷载和荷载-位移曲线，给出了变形和承载力的试验结果，研究各影响参数对钢管混凝土柱变形和承载力的影响。试验结果表明：内配钢筋的钢管混凝土柱，较普通钢管混凝土柱，改变了其破坏形态，提高了其承载能力，改善了试件的延性；减小箍筋间距，可以延缓局部屈曲的发展，且钢筋先于钢管屈服；采用有限元软件ABAQUS进行数值计算分析，并将计算结果与试验结果进行比较，两者吻合良好
以长细比和纵向碳纤维增强聚合物(CFRP)增强系数为主要参数，进行了24个方形截面CFRP-钢管混凝土(S-CFRP-CFST)轴压柱的静力性能试验研究。试验结果表明：柱的载荷-中截面挠度曲线可以分为弹性工作段、弹塑性工作段和荷载下降段；纵向CFRP可以提高柱的承载力和初始刚度；柱的挠曲线近似正弦半波曲线；钢管和CFRP在横向和纵向都可以协同工作；同一测点的纵向应变与横向应变异号，受拉侧钢管对混凝土没有横向约束作用；钢管的纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定。应用ABAQUS软件对柱的载荷-中截面挠度曲线和变形模态进行有限元分析，分析结果与试验结果吻合良好。
采用ABAQUS软件分析了方形截面碳纤维增强聚合物-钢管混凝土(S-CFRP-CFST)轴压柱的工作机理，分析结果表明：随着长细比的增加，试件轴压柱从全截面受压过渡到到部分截面受拉；钢管在柱中截面首先屈服，然后向两端发展；横向受拉的CFRP对柱提供了很好的约束作用，纵向受拉的CFRP对柱起到了很好的增强作用。钢管与混凝土的相互作用力沿轴向在柱中截面最大，向两端逐渐减小；沿截面边长在角部最大，向边长中点逐渐减小。黏结强度对柱的承载力和弹性阶段的刚度以及对钢管与混凝土之间的相互作用力基本没有影响。给出了S-CFRP-CFST轴压中长柱的承载力计算表达式，计算结果与试验结果吻合良好。
为分析再生骨料类型对钢管再生混凝土柱的影响，设计了11根轴压短柱试件，并对其进行了轴压力学性能的试验研究。试件的主要变化参数为截面类型（圆形和方形）、骨料类型（天然骨料、50%天然骨料和50%重钛矿渣再生骨料、50%天然骨料和50%普通再生骨料）和钢管尺寸。结果表明：钢管再生混凝土柱具有和普通钢管混凝土柱相似的受力过程、破坏形态、轴向荷载-位移关系和轴向荷载-应变关系，再生骨料类型的变化对上述性能影响不大；圆形截面试件发生腰鼓状或剪切型破坏，方形截面试件破坏时在钢管表面出现若干处局部凸曲，且沿四个方向的凸曲程度基本相同；对比边长和直径相等的方形和圆形截面试件，由于方形截面试件的横截面尺寸较大，其承载力明显高于圆形截面试件，但方形截面试件峰值荷载对应的位移和应变小于圆形截面试件，且荷载达到峰值后便迅速下降，方形截面试件的延性明显弱于圆形截面试件；钢管再生混凝土柱的承载能力略低于普通钢管混凝土柱；钢管再生矿渣混凝土柱的承载能力一般不低于钢管再生普通混凝土柱；将普通钢管混凝土柱承载力计算式运用于钢管再生混凝土柱时，对于圆形截面试件的计算结果偏于安全，对于方形截面试件，应将该承载力计算值进行一定的折减。
为了探讨珊瑚混凝土应用于钢管混凝土中的可行性，研究基于氯离子腐蚀钢筋机理，通过理论分析证明，将珊瑚混凝土浇灌入钢管内能有效避免氯离子腐蚀问题。为了讨论钢管珊瑚混凝土柱的承载力性能，以珊瑚礁、砂替代混凝土中的粗、细骨料，进行了3组9根钢管珊瑚混凝土短柱轴压承载力试验，主要考察了不同产地（渤海、南海）的钢管珊瑚混凝土和钢管普通混凝土力学性能差异，试验结果表明：3组钢管珊瑚混凝土柱的荷载-位移关系曲线变化趋势基本一致，最大承载力十分接近，且珊瑚没有因产地的不同表现出较大的力学性能差异。依据试验结果和有限元模拟分析结果，给出基于普通钢管混凝土统一理论的钢管珊瑚混凝土柱承载力计算式，为钢管珊瑚混凝土应用于实际工程提供设计依据。
钢管混凝土复合柱（简称“复合柱”）是以钢管混凝土为柱肢、以钢筋混凝土板为缀板的新型组合柱。复合轴压短柱以缀板压碎为破坏特征，钢管混凝土柱肢没有达到其自身的承载力。因此，在复合短柱的轴压承载力叠加计算时，钢管混凝土柱肢的承载力应进行折减。本文采用有限元分析方法，通过变形协调条件，得到缀板压碎时，钢管混凝土柱肢分担的荷载，将其与其承载力的比值定义为柱肢承载力折减系数。讨论了选取不同理论计算钢管混凝土柱肢承载力时应采用的折减系数值及其受套箍系数影响的规律。分析结果表明，当采用统一理论计算钢管混凝土柱肢承载力时，对应的柱肢承载力折减系数趋于一个定值；而采用极限平衡理论计算时，折减系数随着套箍系数的增大而减小,折减系数与套箍系数之间的关系可通过简单的线性拟合得到。
为建立反映更多参数影响的哑铃形截面钢管混凝土轴压中长柱稳定承载力计算式，运用ABAQUS建立哑铃形截面钢管混凝土轴压中长柱三维有限元分析模型，采用合理的材料本构关系，在试验验证的基础上，通过参数分析，探讨长细比、混凝土强度、钢材屈服强度和截面含钢率对哑铃形截面钢管混凝土轴压中长柱稳定系数的影响，分析结果表明：长细比、截面含钢率对哑铃形截面钢管混凝土轴压中长柱稳定系数影响较大，而混凝土强度和钢材屈服强度的影响不大。通过回归分析，建立考虑长细比和含钢率影响的哑铃形截面钢管混凝土轴压中长柱稳定承载力计算式，其结果与有限元分析结果和试验结果符合较好。
为了克服目前钢管混凝土L形柱钢板存在90°阴角，钢管与核心混凝土之间相互作用相对较弱的缺点，提出了多室式钢管混凝土组合L形柱，是由三根矩形钢管型材焊接形成多室式异形钢管，再向其中浇筑混凝土而成。为更准确地确定该种组合构件截面形心的位置，给出了用刚度换算截面法确定其截面形心的计算过程。探讨了L形截面钢管混凝土构件弯曲屈曲长细比和弯扭屈曲换算长细比的计算方法。建立了多室式钢管混凝土组合L形柱的有限元模型。通过对其轴压短柱计算结果的分析，分析了截面的变形特点及工作机理。通过对其轴压长柱进行的特征值屈曲分析，比较了构件绕两个主轴屈曲时的变形特点及相应弹性屈曲临界力的大小。通过对其中长柱进行的非线性屈曲分析，分析了构件长度、钢材屈服强度、初偏心方向等参数对构件受力性能的影响，提出了中长柱稳定系数的计算公式。结果表明：多室式钢管混凝土组合L形柱可减小阴角部位钢管的变形，增加钢管对混凝土的约束作用；在长细比较小时，绕对称轴的弯扭屈曲起控制作用，但当长细比较大时，绕非对称轴的弯曲屈曲起控制作用；在一端固定一端自由端的条件下，按非线性屈曲分析，不同偏心方向的受压承载力区别不大，但仍以绕非对称轴方向弯曲的承载力最低。
为研究L形钢管混凝土柱在轴心受压荷载作用下的力学性能和承载力计算方法，建立L形钢管混凝土柱轴压下的有限元模型，并将有限元分析结果与文献中的试验结果进行了对比，二者吻合较好。通过对其短柱进行有限元模拟，分析了短柱的工作机理以及材料强度、含钢率、柱肢长宽比等参数对其轴压承载力的影响。研究表明：当柱肢的长宽比为2.5左右时，钢管对混凝土的约束作用最好。基于统一理论，以约束效应系数为参数，提出了L形钢管混凝土柱轴压强度承载力计算方法。在有限元模拟的基础上，分析了长柱的失稳方向问题及影响稳定系数的主要因素，提出L形钢管混凝土柱轴压稳定承载力计算方法，建议的承载力计算方法与有限元分析结果符合较好。
为研究配槽钢骨架型钢混凝土梁的受扭性能，采用有限元分析方法对8个配槽钢骨架的型钢混凝土梁在纯扭作用下的受力情况进行了研究，并与试验结果进行对比，二者符合较好。进而探讨了不同因素对型钢混凝土梁受扭承载力的影响。结果表明，试件受扭承载力随着混凝土强度的提高而提高，随着箍筋间距的增大而降低，随着缀条间距的增大而降低。
在合理选取钢材和混凝土本构模型以及正确定义单元类型、模型接触和边界条件等的基础上，采用有限元分析软件ABAQUS建立了纯扭作用下内置十字形钢骨的圆形截面钢管混凝土构件有限元分析模型，并对钢骨混凝土和钢管混凝土纯扭构件进行数值建模且与已有相关试验进行了对比验证。对典型构件受力全过程的荷载变形曲线、应力分布特征以及扭矩分配状况进行了研究，最后对混凝土强度、钢管材料强度、钢管含钢率、钢骨含钢率、钢骨材料强度和长细比等主要影响因素进行了参数分析。研究表明：当内置十字形钢骨的圆形截面钢管混凝土构件受扭时外围钢管承受更多扭矩；钢管材料强度、钢管含钢率和长细比对构件扭矩截面纤维最大剪应变曲线影响较显著；内置十字形钢骨的圆形截面钢管混凝土具有较高的扭转承载力。
利用软件ABAQUS对圆中空夹层钢管混凝土压扭构件进行有限元分析，对构件的破坏形态、剪应力在横截面上的分布、内外钢管与混凝土的相互作用、内外钢管与混凝土各自承担的荷载进行了分析，研究了先扭后压和先压后扭两种加载工况对圆中空夹层钢管混凝土压扭构件工作机理的影响。并对先压后扭加载工况下空心率对钢管、夹层混凝土各自承担荷载的影响规律进行分析。结果表明：不同加载工况对圆中空夹层钢管混凝土压扭构件工作机理的影响不大；加载方式不同，钢管与混凝土相互作用的发展过程不同，极限荷载时先压后扭加载工况下的外钢管与混凝土相互作用力略大；在压扭复合作用下，构件破坏时，混凝土承担较大的轴力，钢管承担较大的扭矩；空心率越大，构件中混凝土承担的扭矩越小。
为研究含钢率、长细比和轴压比等3个参数对方钢管混凝土柱抗震性能的影响，建立关于方钢管混凝土柱滞回性能的有限元分析模型，并与方钢管混凝土柱在反复荷载作用下试验所得的滞回曲线进行比较，验证了该模型的准确性，可以应用于方钢管混凝土柱的抗震分析中。在此基础上，改变试件参数进行数值模拟分析。分析结果表明：方钢管混凝土柱荷载-位移滞回曲线饱满，没有明显的捏缩现象；长细比和轴压比对方钢管混凝土柱变形能力有较大的影响；含钢率和长细比是影响方钢管混凝土柱承载力的重要因素；在3个参数中，长细比对方钢管混凝土柱刚度退化影响最为显著；在一定范围内，含钢率大、长细比小和轴压比大的方钢管混凝土柱耗能能力较好。
利用ABAQUS有限元分析软件，对20个FRP管约束钢骨混凝土偏压中长柱进行有限元分析，将有限元分析结果与已有试验结果进行对比，在验证有限元分析结果正确的基础上，针对组合柱的受力全过程进行有限元分析，研究FRP纤维单、双向缠绕角度对组合柱偏压力学性能的影响，进一步分析FRP管、钢骨协同工作性能。研究表明：偏心受压中长柱的受力过程可分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段3个阶段；对于FRP管壁纤维单缠绕构件，长细比为5时，其极限荷载随着缠绕角度的增大而增大；长细比为8时，其极限荷载随着缠绕角度的增大而降低，但后期延性性能却有所提高；对于FRP管壁纤维同向交替缠绕构件，长细比为5时，其极限荷载均比相应的单向缠绕角度的构件低；长细比为8时，其极限荷载均比相应的单向缠绕角度的构件高；对于长细比为8的FRP管壁纤维双向交叉缠绕构件，其极限荷载均高于同组其他构件；偏压组合柱的截面应变符合平截面假定，各组成材料之间协同工作性能较好。
本文基于ABAQUS提供的脚本程序接口，利用Python语言开发了钢管混凝土构件参数化建模的脚本程序CFST-3D，提高了钢管混凝土构件的建模效率，为后续的钢管混凝土构件受力分析提供了便捷的建模方法；基于ABAQUS提供的用户自定义材料子程序接口UMAT，采用Fortran语言开发了适用于钢管混凝土中核心混凝土和合理考虑包辛格效应的钢材的单轴滞回本构模型，扩充了ABAQUS中适合三维梁单元的材料库，可进行钢管混凝土结构体系的拟静力和弹塑性动力分析。采用上述所开发的参数化脚本程序以及核心混凝土和钢材的材料单轴滞回本构模型，对已有研究者完成的钢管混凝土构件以及单层钢管混凝土钢梁平面框架的试验进行力学性能数值模拟，并与试验结果进行对比，验证了本文所开发程序的合理性和有效性。
现有煤矿软岩巷道支护成本高，工艺复杂，为提高煤矿软岩巷道的支护效率，本文提出钢管混凝土拱架结构的支护形式。建立了钢管混凝土拱架结构一般形式的荷载-结构模型并进行力学分析，视钢管混凝土拱架结构受力形式为偏心受压，用弹性中心法计算其截面内力，并采用钢管混凝土偏压长柱的承载力进行验算。通过试验段巷道现场测试，结果表明：钢管混凝土拱架支护在承载力方面符合软岩巷道围岩荷载的要求；与型钢拱架相比，钢管混凝土拱架支护成本要低于前者，并且其制作简单易行；在与应用型钢拱架支护的原巷道比较发现，钢管混凝土拱架支护试验段在后期巷道收敛变形监测中，收敛量较小，所得到的支护效果优于型钢拱架支护。
为了探讨界面滑移效应对钢-竹组合楼板变形的影响，进行了6块组合楼板受弯性能试验，对其破坏形态、承载能力、跨中变形、界面相对滑移进行了研究。试件分为两组，第一组为冷弯薄壁型钢与竹胶板界面仅用结构胶复合，另一组则在胶黏基础上用自攻螺钉强化。基于弹性体变形理论和界面剪力与滑移量成正比的假设，推导出简支钢-竹组合楼板在对称荷载作用下的跨中变形理论计算式。试验和理论分析表明：第一组试件考虑滑移效应的跨中变形计算值与实测值吻合较好，因考虑了跨中附加挠度的影响，理论计算结果与换算截面法相比，其精度大约提高5%，更符合实际情况；第二组由于自攻螺钉的强化作用，整体性能提高，材料进入塑性发展阶段，在纯黏结界面理论计算方法的基础上，引入塑性发展系数，较好地实现了跨中变形理论计算与试验结果的吻合。
为了研究木-混凝土组合梁在静载作用下的受弯性能，进行了4根木-混凝土组合梁的试验，其中1根为完全剪力连接组合梁，3根为部分剪力连接组合梁，考察了木-混凝土组合梁的变形发展过程和破坏形态，得到了组合梁跨中的荷载-挠度曲线、荷载-梁端滑移曲线、组合梁跨中沿截面高度的纵向应变分布和组合梁剪跨区混凝土翼板横向应变分布，并分析了剪力连接度和剪力连接件的布置方式等因素对组合梁受弯承载力以及刚度的影响。试验结果表明：随着剪力连接度的降低，组合梁的变形和界面相对滑移增大，而弹性受弯承载力和极限受弯承载力则随之减小，但并不与剪力连接度成正比关系。连接件并排布置的组合梁与连接件错位布置的组合梁的试验比较表明,只要连接件间距大于其直径的4倍，连接件的布置方式对木-混凝土组合梁的受力性能影响不大。
磷石膏是磷化工产业的伴生废弃物，其自身具有一定的强度和刚度。为改善石膏空腔模无梁楼盖的技术经济指标，考虑石膏模参与结构工作。对磷石膏-混凝土组合肋板进行了弯曲静力试验，研究两种不同加载方式下结构的性能，同时采用有限元分析方法，对试验进行了数值模拟。研究表明：剪力连接件设计合理，石膏与混凝土间无相对滑移；1/4跨处对称施加线荷载和跨中施加线荷载时，试件裂缝开展模式不尽相同；考虑石膏参与工作，结构的刚度有所提高，但程度有限，石膏对结构的承载力的影响也很小。
对2层单跨防屈曲支撑组合模型结构进行拟静力试验，主体框架由钢管混凝土柱和钢梁组成。模型结构在反复荷载作用下未发生刚度和承载力退化，表现出模型良好的延性、稳定的后期刚度和承载能力。模型结构的最大层间位移角接近0.02rad，此时防屈曲支撑产生了较大的轴向变形。通过模型结构构件关键位置粘贴的应变片测得的数据，对模型结构构件塑形变形的产生与发展进行了研究。在水平荷载作用下，防屈曲支撑首先屈服并耗散能量，起到了保护主体框架结构的作用。模型结构的破坏模式遵循着防屈曲支撑-梁-柱的破坏顺序。由于防屈曲支撑与框架之间的相互作用，防屈曲支撑除了承受轴力还需承受弯矩，并因此导致防屈曲支撑非屈服段的屈曲、防屈曲支撑承载能力和刚度的降低直至完全失效。依据框架结构的破坏模式，建议提高无约束非屈服段的刚度和加大约束非屈服段的长度来改善防屈曲支撑的性能，从而进一步提高框架结构的抗震能力。
提出了两种可拆卸式消能减震钢桁架式连梁，连梁的上下弦杆与钢筋混凝土剪力墙内的钢结构预埋件铰接，而腹杆与弦杆采用螺栓连接，且腹杆由屈曲约束支撑或屈曲约束钢腹板等消能装置组成。通过2个1/2比例的钢桁架连梁试件的低周反复荷载试验研究了该可拆卸式钢桁架连梁的抗震性能。研究表明：设置屈曲约束支撑和设置屈曲约束钢腹板的钢桁架连梁具有较好的强度和位移延性，其破坏模式表现为消能减震装置的塑性破坏；连梁试件的滞回曲线饱满，耗能能力良好；建议的钢桁架连梁能够满足高烈度区连梁抗震性能的需求，能够应用于高烈度区的联肢剪力墙结构中。
为了确定钢-混凝土组合梁等效阻尼比的合理取值，提出组合梁各阶振型等效阻尼比的两种计算方法。基于复阻尼理论和各阶振型单个振动周期内阻尼耗能相等的原则，推导了组合梁各阶振型的等效阻尼比，在形式上为组合梁两种材料的阻尼比关于刚度的加权平均。基于共振状态下结构响应与阻尼比之间的关系，对组合梁各部分材料赋予Rayleigh阻尼和整体等效阻尼比，根据各阶模态变形情况施加对应简谐荷载激励，得到两种情况下组合梁的共振幅值，由此推导出组合梁的等效振型阻尼比。按照以上两种方法，对一根钢-混凝土组合梁进行数值计算，并对计算结果进行分析比较。结果表明：前者基于能量原理，较为合理地反映了组合梁的振动耗能特性，可以应用于不考虑界面滑移耗能时，组合梁各阶振型阻尼比的计算；后者求解思路较明确，但其基本假定与实际情况存在差异，且在计算中激励方式不易确定，故基于能量法的分析方法更有优势；阻尼的取值对组合梁动力响应的影响较大。
为得到金属面夹芯板在爆炸作用下的动力响应，采用能量平衡原理和有限元分析相结合的方法对其进行研究。基于夹芯板在爆炸作用下的破坏特点，将其变形过程分为弯剪变形、弹性拉伸变形、塑性拉伸变形和拉伸断裂4个阶段。理论推导给出夹芯板全过程的变形公式，并给出了变形公式中主要阶段荷载的取值，即受拉爆炸荷载、屈服爆炸荷载和断裂爆炸荷载。采用有限元方法得到各参数对夹芯板抗爆性能的影响，并对夹芯板变形计算公式进行了验证。分析结果表明：夹芯板变形随爆炸作用的增加而增加，随着面板厚度、芯材厚度、芯材强度和板跨长度的增加而减小，而剪切模量对夹芯板变形影响较小。
为分析火灾全过程作用下钢-混凝土组合楼盖的力学性能，利用有限元分析软件ABAQUS，合理选取钢材和混凝土材料本构模型，并考虑不同构件之间相互接触等基础上，建立了考虑火灾和荷载共同作用下的钢-混凝土组合楼盖热-力耦合有限元模型，并与现有相关试验数据进行了模型验证。在此基础上，对经历常温、火灾升温、降温作用以及火灾后等不同阶段的组合楼盖受力性能和工作机理进行了研究，并对影响火灾全过程作用后钢-混凝土组合楼盖力学性能的影响因素进行了分析。分析结果表明：火灾高温作用使得组合楼盖的承载力相对于常温下有所降低，由于组合楼板的吸热作用，整个楼盖温度较低，受火后仍然具有较高的承载力；火灾升温时间比、钢梁的屈服强度、混凝土抗压强度和板厚度对火灾全过程作用后钢混凝土组合楼盖的力学性能影响较显著。
为研究空心钢管混凝土柱中混凝土脱落对结构受力特性的影响，以空心率和轴压比为主要变化参数，共设计了14根空心钢管混凝土侧推试件，包括轴压，偏压和侧推试件，借助摄像功能进行了空心钢管混凝土内部混凝土脱落试验研究。对比分析各试件的破坏特征和荷载位移骨架曲线，研究了各影响参数对混凝土脱落的影响。试验结果表明：极限荷载时，试件在侧推力作用下易发生脱落，轴压和偏压情况下不考虑混凝土脱落；在侧推力作用下试件中混凝土的脱落对空心钢管混凝土柱的承载能力有影响，空心率和轴压比越大，试件内部混凝土脱落侧推承载力越低。
为了研究钢管内壁粗糙程度对界面黏结性能的影响，进行了11个不同界面处理的钢管混凝土短柱试件的推出试验，其中3个试件在钢管内壁做了不同程度的打磨处理，3个试件在钢管内壁加焊长度不一的纵肋，5个试件在不同位置设置数量不等的栓钉。通过试验得到了各试件的黏结滑移相关数据，绘制出各试件的荷载滑移曲线。试验结果表明，钢管内壁越粗糙，黏结性能越好；在钢管内壁加焊纵肋对构件的界面黏结性能影响显著，界面的黏结强度与肋长成正比；栓钉的数量对黏结强度有一定的影响，但栓钉的位置变化对黏结性能影响不大。
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