作为一种能综合发挥预应力和桁架转换优势的结构形式，预应力混凝土桁架转换结构很好满足了建筑上对底部大空间及管道设备穿越的要求，因而在工程中已经得到了越来越多的应用，但其受力性能仍需要进一步深入研究。本文首先对缩尺比例为1/4的一榀3.3m×3.3m单跨三层预应力空腹桁架转换框架模型，进行低周反复荷载试验，主要研究了预应力混凝土桁架转换结构的基本设计原则、破坏模式、侧向刚度比、预应力作用等方面。然后对预应力空腹桁架与混合桁架转换层结构的抗震性能、不同受力特点对比分析。得出的主要结论如下：①预应力混凝土空腹桁架转换结构应遵循“强化转换层及其下层，弱化转换层上部结构”的设计原则，同时应满足现行规范对框架结构“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”的抗震要求，其中桁架竖腹杆可不考虑“强柱弱梁”。试验现象及分析表明，按此原则设计的预应力空腹桁架转换结构具有较好的抗震性能，能满足设计地震作用下的设防要求，且具有较好的安全储备。②按上述原则，经过合理设计的预应力混凝土空腹桁架转换结构，虽不能避免转换层及下部结构出铰，甚至是提前出铰，但直至结构破坏阶段，塑性铰转动均很有限。试件最终破坏是在上部结构梁铰充分发展后，上部框架结构最终破坏，因此整榀框架是具有良好耗能能力的结构体系。③带斜腹杆的混合桁架转换结构具有更好的传力路径，竖向及水平荷载作用下，相比空腹桁架转换结构，其内力分布更均匀合理，变形得到更有效控制，变形能力也要更好。