钢管混凝土双层肩梁的选取和设计是重型工业厂房设计中的关键环节之一,其位于上柱和下柱交接处,用以将上柱的内力传递到下柱并兼作吊车梁的支座。目前,钢管混凝土双层肩梁的研究远滞后于工程应用,因此,本文对钢管混凝土双层肩梁进行了深入的研究。首先,利用有限元软件ANSYS,结合现有单层肩梁试验,验证了有限元模型的合理性和有效性,在此基础上建立了钢管混凝土双层肩梁的有限元分析模型,利用该模型讨论了双层肩梁的不利荷载工况,且采用不利荷载工况对双层肩梁的破坏机理进行了研究,重点考察了双层肩梁的应力分布、破坏过程及破坏模式,研究发现:上、下层荷载均朝向高侧吊车梁时,上层肩梁腹板是主要承载部位,双层肩梁因上层肩梁腹板屈曲而发生破坏;上、下层荷载均朝向低侧吊车梁时,下层肩梁腹板是主要承载部位,双层肩梁因下层肩梁腹板屈曲而发生破坏。然后,在两种破坏模式的基础上,本文展开了钢管混凝土双层肩梁承载力影响因素分析,为提出双层肩梁的设计方法提供依据,研究表明:上层肩梁作为主要承载部位时,下层荷载大小、上层肩梁高跨比、上层肩梁腹板高厚比、上层荷载高度、下层荷载高度以及內肢柱高度等因素对双层肩梁承载力的影响显著;下层肩梁作为主要承载部位时,上层肩梁高跨比和上层肩梁腹板高厚比对双层肩梁的承载力影响不显著,而上层荷载高度、下层荷载高度、内肢柱高度、下层肩梁高跨比以及下层肩梁腹板高厚比等因素对双层肩梁承载力影响较大。最后,在单层肩梁设计方法的基础上,本文重点讨论了双层肩梁的计算模型和荷载取值。对于上层肩梁,为了考虑下层荷载的影响,引入了下层荷载有效系数,并通过分析关键因素对有效系数的影响,得出有效系数的计算公式,同时,提出上层荷载修正值计算公式,然后采用上层荷载修正值按照单层边柱肩梁模型进行计算;对于下层肩梁,其荷载全部处于下层肩梁截面以上,不需要对荷载进行修正,直接计算弯矩并叠加,按照单层中柱肩梁模型进行计算。经过验证,有效系数计算公式和双层肩梁设计方法较为合理。