普通偏心支撑钢框架设计时，需要放大梁柱内力以抵抗耗能梁段的应变硬化效应，导致用钢量增大和节点连接困难。为解决这一问题，根据“强弱相对”的抗震思路，将高强钢引入偏心支撑钢框架的梁、柱、支撑部分而耗能梁段采用低屈服点钢材，形成高强钢组合偏心支撑钢框架，旨在保证结构有良好抗震性能前提下降低用钢量，提高经济效益。本文通过模型试验、数值模拟和理论分析对这种新型结构的抗震性能进行研究，主要内容如下：（1）对1/2缩尺的K形和Y形平面试件进行4个单调加载试验和4循环加载试验，研究其主要抗震性能指标和破坏机理。结果表明剪切屈服型高强钢组合K形偏心支撑钢框架的抗震性能较好；Y形耗能梁段的屈服机制随着侧移增大逐渐由剪切型向剪-弯混合型转变；Y形梁段不宜过长，否则可能导致框架梁首先破坏；K形试件的破坏主要集中于耗能梁段，框架基本处于弹性状态，有利于震后修复。（2）在试验的基础上，采用ANSYS软件对影响试件抗震性能的参数进行有限元分析，同时考虑材料非线性和几何非线性。结果表明K形和Y形偏心支撑中框架和耗能梁段钢材的名义屈服强度比值为1.3时，承载力提高，耗能能力不下降；该比值为2.0时，极限承载力显著提高，但耗能能力下降较多。（3）对于K形偏心支撑，耗能梁段长度对初始刚度、极限承载力和耗能能力影响较大；对于剪切屈服型，在耗能梁段相同、应力比相近的条件下，高强钢组合偏心支撑框架的抗震性能与Q345普通偏心支撑框架相当，而用钢量减少约14%。对于Y形偏心支撑，耗能梁段长度对初始刚度和破坏模式影响较大，对极限承载力和耗能能力影响较小；对于剪切屈服型，同样条件下，高强钢组合偏心支撑框架的抗震性能与Q345普通偏心支撑框架相当，而用钢量减少约16%。（4）采用耗能梁段替换法对剪切型高强钢组合K形偏心支撑钢框架进行震后修复，循环加载试验研究表明，修复后试件的极限承载力与原试件基本相同，同位移时的耗能能力相当。这种修复方法的工作量小，有利于震后快速恢复正常。（5）根据试验曲线建立K形、Y形高强钢组合偏心支撑框架的双线性恢复力模型，模型与骨架曲线基本相符；采用刚塑性机构法推导出K形、Y形试件的极限承载力公式，公式计算结果与试验和有限元的结果吻合较好，可配合恢复力模型使用。