钢板混凝土组合结构(SCS组合结构)是由外侧钢板包裹内部混凝土形成,通过对穿体系与抗剪栓钉实现钢板与混凝土的组合作用。SCS组合结构凭借承载力高、延性好、抗冲击以及模块化施工等优势,近年来在核电工程、海洋平台和高层建筑核心筒等领域得到了广泛应用。上述结构可以视为由很多SCS单元组成,本文将从单元层面对其平面内受力性能进行研究。本文对9个SCS单元试件进行了平面内双向压拉加载试验,分析了单元的荷载-应变关系、破坏模式及混凝土受约束的情况,试件均表现出优异的承载力和延性。从钢板和混凝土弥散泊松效应的角度出发,结合试验结果分析了SCS单元中的钢混组合效应,总结了不同压拉荷载比下钢板与混凝土的三类应力状态变化过程。分析表明,SCS单元中的混凝土同时存在受压软化与约束强化两种效应。本文建立了同时考虑受压软化和约束强化效应的混凝土受压应力-应变关系,提出了SCS单元受拉方向混凝土弹性模量的确定方法以及开裂混凝土双向弥散泊松比的数学表达式。结合钢板基于PrandtlReuss模型的理想弹塑性本构关系,建立了适用于SCS单元等比例加载计算的膜模型并编写了数值计算程序。数值模型计算结果与现有试验结果吻合良好,验证了膜模型的合理性与准确性。在数值模型基础上,通过调整混凝土的刚度矩阵,建立了适用于ABAQUS软件的有限元计算模型,该模型对于预测大压拉比加载模式下SCS组合单元的极限承载力以及钢板与混凝土各自的应力-应变关系具有良好的适用性。