中文摘要：

现有国内外规范均采用有效截面法进行冷弯薄壁型钢结构的设计，该方法没有考虑畸变屈曲对构件稳定性能的影响，且确定有效截面及其几何特性的计算过程非常繁琐。从目前截面形式复杂化、壁厚超薄化、材料高强化的发展趋势来看，该方法已显露出了它的不足。本项目拟采用试验研究与理论分析相结合的方法，针对冷弯薄壁型钢结构开展基于全截面特性的设计新方法(直接强度法(DSM)和直接变形法(DDM))研究。通过典型试验进一步明确各失稳模式对构件(包括开孔构件)稳定性能的影响，并验证数值模拟的正确性。以有限元参数分析为依据，确定各种孔形的合理应用范围；结合已有设计理论建立弹性畸变屈曲临界力实用算法；考虑畸变屈曲与其他失稳模式的相关作用，从我国实际应用角度出发，构建采用全截面特性确定承载力和变形的实用设计方法理论框架。为工程设计提供技术支持，并促进新型高效截面的工程应用，提升我国在该领域的理论研究和应用技术水平。

结论摘要：

现有国内外规范均采用有效截面法进行冷弯薄壁型钢结构的设计，该方法没有考虑畸变屈曲对构件稳定性能的影响，且确定有效截面及其几何特性的计算过程非常繁琐。从目前截面形式复杂化、壁厚超薄化、材料高强化的发展趋势来看，该方法已显露出了它的不足。本项目采用试验研究与理论分析相结合的方法，针对冷弯薄壁型钢结构开展基于全截面特性的设计新方法研究。通过共计80根复杂卷边槽钢、板件中间加劲复杂卷边槽钢受压、受弯典型构件(包括开孔构件)的试验研究，进一步明确了各失稳模式对复杂截面构件稳定性能的影响。研究表明畸变屈曲成为板件加劲后的复杂卷边槽钢受压构件主要失稳模式，且其承载效率明显高于板件无加劲的复杂卷边槽钢；与相同条件下的不开孔构件相比，开孔构件的破坏模式基本不变，但破坏位置多发生在孔洞附近。通过与试验结果的对比验证了数值模拟的正确性。在此基础上，针对上述各类型截面构件开展了大量的有限元参数分析工作，研究了各参数对构件承载力、失稳模式及变形性能的影响，所得结果为截面的优化和承载力设计方法的建立提供了重要的数据支持；利用有限元模拟对比了相同截面腹板开孔和不开孔轴压及受弯构件的应力分布云图，结果表明，孔洞的存在改变了构件的应力分布，使孔洞周边区域发生明显的应力集中现象。采用有限条分析软件CUFSM对上述各类截面构件近五百个算例开展了畸变屈曲应力的数值分析，对比了复杂卷边槽钢截面与普通卷边槽钢截面在弹性屈曲范围内的区别。在此基础上，借鉴现有板件局部屈曲应力的表达方式，引入畸变屈曲系数，经拟合分析提出了上述构件畸变屈曲应力的简化计算公式，并对公式的有效性进行了验证，为直接强度法提供了手算求解截面畸变屈曲应力的简便方法。考虑畸变屈曲与其他失稳模式的相关作用，从我国实际应用角度出发，建立了轴压、纯弯及压弯构件承载力计算的直接强度法，并通过与国内外大量同类试验结果的对比验证了方法的有效性，部分研究成果已被我国正在修订的冷弯型钢结构技术规范采纳。建立了压弯构件整体变形直接计算方法。