钢-混凝土不规则组合框架体系对于线下式高铁站房具有良好的适用性。依托济南至莱芜高速铁路历城站结构设计，研究了钢-混凝土不规则组合线下站房结构设计的关键技术。研究结果表明：采用民用建筑规范与铁路规范相协调的设计方法，能较好地满足线下式站房的要求；钢-混凝土不规则组合结构中的侧向组合能够有效减少上下组合结构中的鞭梢效应；超长门厅钢拱组合桁架采取“抗放结合”的处理措施，可有效解决温度应力的影响；钢混锥台过渡转换节点能确保混凝土与钢结构转换的可行性与可靠性。通过对结构进行动力弹塑性分析，验证了该组合结构满足了既定的性能目标，安全可靠。