空间钢盒式结构及其子结构——钢网格墙架和钢-砼组合空腹夹层板由于其优秀的综合力学性能和经济性,已广泛地应用于工业与公共建筑中。钢-砼组合空腹夹层板由表层混凝土薄板、上下肋和剪力键等组成。为进一步提高钢-砼组合空腹夹层板的承载力和传力效率,改变该结构中方钢管剪力键的截面形式,变为带翼缘的十字形剪力键。作为一种全新的结构形式,设计了一个5米×1米×0.2米的缩尺试验模型。以模型加工为例,详细介绍了新型结构的制作方法。进行了分级静力加载试验,测量了挠度和应变。提出了考虑剪切刚度影响的拟交叉梁系法的计算公式。有限元分析采用了2种计算模型:梁单元模型和壳单元模型。将三种方法的结果进行比较,得出拟交叉梁系法、有限元法与试验得到的挠度最大误差小于5%,应变最大误差小于7%。证明在弹性范围内三种方法均具有较高的精度。可以通过有限元和拟交叉梁系法进行进一步的研究。在钢空腹夹层板上浇筑混凝土后组成采用异形剪力键的钢-砼组合空腹夹层板后继续进行了静力加载实验,测量了挠度和应变。同时拟交叉梁系法根据基本假设引入了折减系数η=0.65,计算了组合结构挠度的理论计算值。同时采用实体-壳单元建立了有限元模型。通过拟交叉梁系法、有限单元法与试验结果的比较,得到三者之间的挠度误差小于5%;应变结果虽有一定误差,但趋势一致。可以认为拟交叉梁系法和有限单元法在弹性范围内均具有较高的精度。可以在后续的弹性范围内的研究中仅使用有限单元法和拟交叉梁系法继续进行深入的研究。加载过程中,混凝土未出现开裂、破坏现象,钢结构上下肋和剪力键均未出现局部屈曲及焊缝开裂的现象。最大相对挠度均未超过1/300,结构最大应力都较小,表明该结构具有较高的整体刚度和较高的安全储备。