本成果属于土木建筑工程领域，依托于陕西省自然科学基金项目。

型钢混凝土结构，因其刚度大、承载力高、抗震性能好、耐火及耐久性能好等优点，在地震设防区域受到广泛使用，但因其现场施工困难而难以在普通高层建筑中广泛普及。同时，预制混凝土结构因其现场施工便捷且质量可控而近期受到我国大力推崇。

通过结合型钢混凝土结构与预制混凝土结构的优势，本成果发明了一种预制装配型钢混凝土结构，在实现型钢混凝土梁、柱构件预制装配的同时，将高性能混凝土用于预制外壳，可有效提高型钢混凝土梁、柱构件的承载能力、耐久性能、抗裂性能和施工性能。

钢-混凝土组合结构中钢材与混凝土界面的剪力传递机制及共同工作机理，是钢-混凝土组合结构研究中的关键环节，直接关系到其受力性能的优劣。本成果结合41个的大比例预制装配型钢混凝土梁的静力试验，对预制装配型钢混凝土梁、 预制装配型钢混凝土空腹梁、 预制装配蜂窝型钢混凝土梁3种类型的预制装配型钢混凝土梁的受力性能、 传力机理、失效机制进行了全面研究。基于此，揭示了预制装配型钢混凝土构件特有的型钢、预制混凝土及现浇混凝土间界面行为的相互作用关系。

结构构件的非线性剪切行为关乎结构的安全，而型钢混凝土构件中因存在有混凝土与钢材两种材料性能迥异的土木工程材料，对其非线性剪切行为的评估及受剪承载力的准确确定制约着型钢混凝土结构的推广与发展。本成果结合32个的大比例预制装配型钢混凝土梁的静力剪切试验、18个预制装配型钢混凝土柱的静力压剪试验与11个预制装配型钢混凝土短柱的拟静力试验研究，提出了型钢混凝土构件在非线性剪切行为中型钢与混凝土间的相互作用机理及在不同受力阶段的剪力分配机制。针对传统型钢混凝土构件及采用蜂窝型钢或空腹的非传统型钢混凝土构件，创新提出了基于剪切变形协调关系的型钢混凝土梁、柱构件受剪承载力统一计算模型及适用于型钢混凝土构件受剪性能分析的纤维截面与非线性剪切弹簧的组合模型。

被动约束可极大程度地提升混凝土的承载能力与变形性能，而对于预制装配型钢混凝土构件，箍筋约束与型钢约束机理的异同及其对混凝土受力性能的提升直接影响整体构件的设计方法。本成果结合32个预制装配型钢混凝土柱的轴压与偏压静力试验，重点考察了轴压柱中“刚心区”混凝土的约束机理及偏压柱在大、小偏心下的受力特性，提出了箍筋约束混凝土与型钢“刚心区”混凝土受力机理的异同，进一步提出了基于约束程度的核心区混凝土受压本构模型。

从施工阶段、正常使用阶段到灾变阶段的全过程受力性能分析能力的欠缺是现阶段制约预制结构构件使用的重要因素。本成果基于“生死单元”技术及精细化有限元分析，通过对预制装配型钢混凝土构件从预制混凝土浇筑、施工荷载施加、后浇混凝土浇筑、正常使用荷载施加至最终破坏的全阶段受力分析，揭示了不同施工阶段预制装配型钢混凝土构件的受力机理与灾变机制，提出了其不同阶段受力性能的评估方法。

综上所述，面对传统型钢混凝土结构难以推广的难题，针对其施工复杂的难点，结合预制混凝土结构施工简便、质量可控的施工特点及叠合受力的力学特性，本成果创新提出“差异化使用材料、构件、结构”和“组合截面、叠合施工、混合体系”等理念，通过对不同特性土木工程材料的有序规划与设计，形成了预制装配型钢混凝土结构。同时，该成果立足于力学基本概念，重点提出了构件中型钢与混凝土界面共同工作机理、内外混凝土界面共同工作机理、抗剪传力机理、抗剪承载能力模型、抗弯机理与变形机理。

目前本成果已初步应用在长沙冰雪世界等工程中，同时基于本成果内容共计发表学术论文20篇，其中高水平SCI论文10篇，EI论文7篇，授权国家发明专利2项，实用新型专利18项。