钢板混凝土(Steel-plate Reinforced Concrete，SRC)结构是一种具有强度高、抗震性能好、施工方便等特点的新型结构，在核电厂、矿山、燃油储存、城市道路桥梁等许多领域均有应用。山东石岛湾核电厂高温气冷堆核电站(HTR-PM)示范工程拟采用大跨半钢板混凝土(HSC)组合屋盖体系，该结构采用焊接钢板作为屋盖的底板，在其上布置栓钉并焊接与它垂直的钢腹板作为加劲肋，通过现浇混凝土形成整体屋盖体系共同抵抗外荷载，其中混凝土中配置适量钢筋提高承载力和整体性。为了研究这种新型屋盖体系的受力性能，本文采用试验和数值模拟方法对该屋盖结构体系进行了研究，主要内容包括:　　(1)针对半钢板混凝土组合屋盖中的一榀主梁，对其进行1∶3缩尺静载试验研究。考虑到试件尺寸较大和试验场地的限制，没有考虑实际施工过程中的分阶段叠合成型过程，实际试验采用先场外直接成型方法制作试件梁、后吊装进入场地进行试验的方法。通过分析试件在加载过程中的挠度、应变和裂缝的发展，研究了此类构件的受力特点和破坏形态，表明该类型构件中的钢板、混凝土和钢筋能够很好的协同工作，整个构件具有较高的承载力和刚度，同时表现出很好的延性。最后，通过对比实测数据和理论计算结果，检验了现行规程中组合梁正截面抗弯承载力和短期刚度的计算公式，为工程设计提供参考。　　(2)建立了该大跨半钢板混凝土试验梁的数值模型，对直接成型梁试件和分阶段叠合成型梁试件的力学性能进行了对比研究。首先，对直接成型梁试件进行了模拟，其中基于栓钉荷载—滑移理论模型，采用弹簧单元模拟钢板与混凝土之间的粘结滑移。通过对比分析试验结果和考虑/不考虑粘结滑移的两类数值模拟结果，表明考虑钢板和混凝土之间粘结滑移的有限元模拟方式更为合理和准确，本文所建模型和所选参数能够准确反映半钢板混凝土梁的力学性能。然后，为了考虑实际施工过程对构件变形的影响，本文采用单元生死技术和追踪单元技术对分阶段叠合成型梁试件的施工过程进行了模拟。结果表明考虑施工过程的大跨半钢板混凝土梁在加载初期刚度略有减小，而在加载后期其力—位移曲线与直接成型梁试验结果趋向一致，这表明施工过程对该类型试件的承载力和刚度影响较小，仅增加了最终的构件的变形。此外，分阶段叠合成型梁试件达到极限承载力时的变形，可近似等于该构件施工阶段钢板变形与直接成型整体梁受力变形的线性叠加。　　(3)建立了半钢板混凝土组合屋盖的数值模型，分别研究了该屋盖体系在正常使用状态下和竖向地震作用下的受力和变形。在承载力性能研究中，分析了施工过程中屋盖各部分的受力状态变化、屋盖的最大竖向变形以及钢腹板和横向支撑的屈曲情况，研究结果表明该屋盖结构的整具有较高的承载力，在正常使用状态下各部分均处于线弹性阶段，在施工过程中钢腹板和横向支撑的截面和间距设计合理，不会发生受压屈曲。在抗震性能分析中，在模型中输入三个不同的竖向加速度时程，结果表明在自重和竖向地震动的共同作用下，此种大跨钢板混凝土屋盖结构整体应力水平较低，钢板、纵向钢筋和横向支撑处于弹性阶段，均未发生屈服，荷载主要通过屋盖短跨方向进行传递，表现出良好的受力性能和抗震性能。本文研究表明此类半钢板混凝土组合屋盖在大跨度工业厂房中具有良好的应用前景。