随着生产工艺的逐步成熟,结构钢材朝着高性能化方向发展;同时现代结构工程常面临多灾害的耦合作用,如火灾、地震及腐蚀等,这也促使钢材需要同时具备多项性能以满足钢结构服役需求。我国现在已成功开发出了兼具高强度、抗震、耐火、耐腐蚀的复合型高性能钢材,但尚缺乏相关的结构受力机理和应用技术支撑,特别是典型连接、节点的受力机理和承载性能尚无可靠结论和设计方法,阻碍了其进一步应用于实际工程。本文采用试验研究、数值模拟、理论分析等手段对该类复合型高性能钢材的高温材性以及螺栓连接和梁柱节点在常温和火灾条件下的受力性能开展系统研究,并提出相应的设计方法和构造建议。本文完成的工作主要有:（1）进行了54个10.9级复合型高性能螺栓和18个SHP690强度级别复合型高性能钢材的高温材性试验,得到了材料在不同温度下的应力-应变关系曲线,得到了屈服强度、抗拉强度、弹性模量、断后伸长率、截面收缩率等指标随温度的变化规律,并基于大量试验数据样本提出了该类螺栓和钢材在高温下的应力-应变全曲线本构模型及参数确定方法。（2）进行了14个复合型高性能螺栓连接在火灾下的抗剪性能试验研究,考虑了不同钢材强度等级和摩擦面处理方式对螺栓连接性能的影响,在20-900℃温度范围内进行加载,得到了滑移荷载、极限荷载、破坏模式随温度的变化规律。结合有限元数值模拟计算,对高温下螺栓预拉力的变化趋势进行分析,并提出了火灾高温下螺栓连接的三阶段受力机理。结合有限元和试验结果,提出了火灾高温下该类复合型高性能螺栓连接的设计方法。（3）对3个复合型高性能钢材梁柱节点开展了常温下循环往复加载试验,考虑了轴压比、过焊孔形状对节点抗震性能的影响,得到了节点承载力、延性、刚度、耗能能力等指标。结合有限元分析,探讨了节点域受力性能对节点整体性能的影响,基于节点域受剪屈服和梁受弯屈服平衡的原理,提出了强度-延性平衡设计方法。本文以材料→连接→节点的研究思路对复合型高性能钢材钢结构开展了系统研究,无论材料层面还是连接节点层面,复合型高性能钢材钢结构在抗火、抗震方面都表现优异,综合力学性能好,满足现行规范对抗震、耐火的要求。同时本文提出了对于强度较高的钢材对耐火性能的需求建议值,以及高强螺栓连接中螺栓与钢板之间的耐火性能匹配,对完善抗火性能化设计及优化材料研发具有重要意义。