偏心支撑钢框架结构是一种受力性能合理的钢结构抗侧力体系，尤其适合于在高烈度抗震设防地区使用。高强钢组合偏心支撑框架结构的耗能梁段及支撑采用Q345钢材，以使其有良好的延性及耗能能力；框架梁、框架柱等其他部位采用Q460钢材或者Q690钢材，可以减小构件截面。这种结构体系的研究刚刚起步，目前对这种结构形式抗震性能的研究非常匮乏。本文采用有限元软件Abaqus6.12建立非线性有限元分析模型，其中对变形大、进入塑性的耗能梁段采用实体单元，其余部分采用梁单元,分析中考虑了材料非线性和P-Δ效应，并输入多条地震波进行时程分析，研究结构在地震作用下的抗震性能，主要做了以下研究工作：首先，进行了不同耗能梁段长度、不同钢材强度等级组合的D型偏心支撑钢框架结构设计，并建立了单榀偏心支撑钢框架结构有限元模型，通过与已有试验的对比，验证了模型的有效性。其次，分析了高强钢组合D型偏心支撑钢框架结构在地震作用下的动力响应和抗震性能，结果表明，在罕遇地震作用下，结构可以通过耗能梁段的塑性变形吸收地震能量，结构其余部分仍能保持弹性工作状态，抗震性能良好。再次，以Q345与Q460组合为例，通过变化耗能梁段长度，研究耗能梁段长度对结构抗震性能的影响，发现耗能梁段过长过短都不利于D型偏心支撑钢框架结构抗震性能的发挥。最后，分析比较了3种不同钢材强度组合（Q345、Q345与Q460组合、Q345与Q690组合）D型偏心支撑钢框架结构在地震作用下的抗震性能和经济性，研究分析表明：不同钢材强度组合的结构都能满足抗震设防要求，但与Q345偏心支撑钢框架结构相比，高强钢组合D型偏心支撑钢框架结构可以节约钢材，降低造价，控制成本，提高经济效益。