钢管混凝土组合结构作为一种新型的结构形式,以良好的受力性能和建筑适用性显示出广阔的发展前景。本文以天津图书馆主体结构为工程背景,针对主体结构和重要节点的选型及受力性能展开分析研究,为实际工程设计与施工提供理论支持,也为今后类似工程的设计与研究提供经验参考。本文首先简述了钢框架-支撑结构体系、管桁结构体系及钢管混凝土节点的国内外发展应用概况,介绍了本课题的工程背景,提出本文主要的研究内容。天津图书馆建筑造型独特,结构传力复杂。对主体结构选用组合钢框架-支撑与交叉桁架结构相结合的复杂结构体系,并进行了结构设计。利用有限元分析方法对主体结构展开了静力性能、抗震性能及稳定性能等方面的分析研究;考察了局部悬挑结构的承载力、稳定性等性能;分析了悬挑走廊的舒适度,以保证结构的正常使用功能。根据主体结构的受力特点,对结构的节点进行了选型与设计,主要包括隔板贯通节点、外肋环板节点、铸钢节点和桁架焊接节点等形式,并对各类节点进行了力学性能的有限元分析,对节点的受力性能做出评价。选了取两种代表性形式的铸钢节点进行了力学性能的理论分析与试验研究,通过对比分析两种研究结果,保证了铸钢节点在设计荷载下的承载能力,也验证了有限元分析方法和试验方法的合理性。最后,对主体结构的施工阶段荷载转换过程进行了有限元模拟分析,对结构应力与变形的监测值与理论值进行了对比分析,考察荷载转换过程中结构的强度与刚度变化,为施工方案的确定提供理论支持,保证施工过程的顺利进行。