近十年来,铁路客站钢结构的发展呈现为大型化、复杂化趋势,其安全性问题也更加受到重视,通过试验、数值计算对结构关键受力问题展开研究是保障结构设计安全性的重要技术手段。本论文结合某铁路客站主体结构,对其主站房边侧跨层重载桁架的关键受力问题展开了研究,主要研究的内容如下:1.对X、Y两个方向的推覆力进行分析,研究了跨层重载桁架与其相邻重载楼盖协同工作状态下的静力弹塑性性能(第3章)。研究表明:X向的抗推覆能力较好。在X向地震作用下,能够满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计要求;Y向的抗推覆能力相对较弱,尤其是B区个别构件塑性铰出现时间较早,层间位移角为1/70时构件已进入倒塌阶段,而规范弹塑性层间位移角限值是1/50,可见Y向抗推覆能力不足。建议加强结构在Y向的水平抗推覆能力。重载桁架的格构柱是结构的薄弱部位,较早出现塑性铰,且塑性程度增加较快,塑性铰首先出现在柱脚其次是竖向构件最后出现在水平构件;在X向地震作用下,塑性铰最早出现在格构柱的中间位置,因格构柱本身构造的原因及造型的需求,导致该部分成为薄弱环节;跨层桁架的下弦杆也为薄弱构件,塑性铰出现较早,发展顺序为下弦杆中部逐渐向左右两侧发展,在极限受力状态情况下,塑性铰均进入到倒塌阶段。因在水平荷载作用下与跨层桁架下弦杆相连的重载楼盖产生“漂移效应”,其水平约束较弱,因而建议加强与跨层桁架的下弦相连部分的重载楼盖的水平刚度。B区正立面跨层桁架底部为刚度差异大的钢结构和墙体的两种组合结构,两者协同工作时钢构件的变形受到约束,存在明显的应力集中;同时墙体的抗侧力刚度无法有效发挥,导致在水平推覆力作用下,该处成为薄弱环节,塑性铰分布密集。2.采用混尺度数值计算对跨层桁架的3个典型节点进行了研究(第4章)。研究表明:节点的破坏标志是加载端杆件靠近轮毂节点连接位置处发生破坏,加载端杆件的塑性变形未发展到节点域,说明节点强度均高于杆件;在典型不利荷载组合作用下,节点结构部分的等效应力均满足材料设计强度要求。3#节点子结构边界约束位置的混凝土往往存在局部很小区域的应力集中现象,但从应力梯度和应力分布来看,并没有明显的塑性扩展现象发生,分析原因认为可能是子结构数值模拟时边界约束过刚导致个别节点的应力积分发生错误所致,这在复杂的数值模拟过程中很难避免,但不影响节点区域承载力的判断。另外原因可能是实际节点构造复杂,产生应力集中不可避免。由于理论上焊接残余应力对节点静力性能没有影响,因而计算时没有考虑焊接残余应力的作用,但焊接残余应力可能会造成节点塑性发展加速,甚至会在动荷载作用下导致脆性断裂,建议实际施工时应考虑配套的消除焊接残余应力的方法和措施。