单轴对称截面轴压构件弯扭失稳的换算长细比是计算其极限荷载的重要参数。基于单轴对称截面轴压构件弯扭失稳的平衡微分方程，采用Galerkin法推导了4种边界约束条件弯扭失稳临界荷载的一元二次方程，并进一步得到了基于荷载比、双长细比的弯扭失稳换算长细比理论式。基于理论式，分别对比了我国现行标准GB 50017—2017中双角钢组合T形截面轴压构件扭转失稳、弯扭失稳的换算长细比，揭示了其中存在的问题；提出了新的双角钢组合T形截面轴压构件扭转失稳、弯扭失稳换算长细比的计算式，并与理论式的计算结果进行对比。结果表明，对于不同边界约束条件的轴压构件，其弯扭失稳临界荷载或换算长细比的形式不尽相同；相较于GB 50017—2017中的公式，所建议的双角钢组合T形截面轴压构件扭转失稳、弯扭失稳的换算长细比具有更高的精度，且适用于4种边界约束条件和115个等边双角钢组合T形截面、71个长肢相并的不等边双角钢组合T形截面和71个短肢相并的不等边双角钢组合T形截面。

为研究标准化Z字形钢结构梁柱连接节点的转动刚度，对翼缘焊接和搭接两种形式的Z字形钢结构梁柱连接节点进行了单调和往复循环加载试验及有限元分析。研究了不同连接节点设计强度对Z字形钢结构梁柱连接节点转动刚度和循环刚度退化等力学性能的影响。结果表明，翼缘焊接和搭接两种形式的Z字形钢结构梁柱连接节点均具有良好的延性和滞回性能。翼缘焊接Z形节点转动刚度表现为刚性连接，翼缘搭接Z字形钢结构节点转动刚度表现为铰接。对于翼缘焊接Z字形钢结构梁柱连接节点，其转动刚度和循环刚度退化程度受焊缝连接强度影响显著。较小的强度设计倍数（0.2～0.4）时节点破坏模式为焊缝率先发生破坏，其节点转动性能表现为半刚性。较大节点强度设计倍数（0.7～1.1）时节点破坏模式转变为构件率先发生破坏，节点表现为刚性连接且其循环刚度退化程度（转角小于0.02 rad条件下）明显小于强度设计倍数较小的Z字形钢结构节点循环刚度退化程度。总体上看，可通过改变节点强度设计倍数来调节其转动刚度。

随着国内风电行业发展规模日益壮大，风机功率逐渐增大，对下部支撑结构的承载能力、稳定性能也提出了更高的要求，钢-混凝土混合结构塔筒（上部纯钢塔，下部混凝土塔）应运而生。然而，由于需要现场拼装、灌浆，因此其建造效率低且后期维护成本高。基于此，提出了一种新型预应力钢管混凝土格构式风电塔架代替原有的钢-混凝土混合结构塔筒，四角柱采用预应力中空夹层钢管混凝土，提升刚度的同时减少了钢材和混凝土的用量，便于运输和吊装。中空部分作为预应力孔道进行通长整体张拉，增加结构稳定性及轴向滞回性能。目前已有学者进行了钢管混凝土构件轴向拉-压性能的研究，但鲜少有针对预应力中空夹层钢管混凝土构件轴向复杂受力情况的研究报道。为了弥补现有研究的空白，针对预应力中空夹层钢管混凝土构件在轴拉、轴压及拉-压滞回荷载作用下的力学性能开展试验研究，为我国制定风电塔架的设计标准提供一定的理论基础和试验依据。

ALC墙板已成为装配式建筑结构中一种常用的墙体形式，但在正常使用中经常出现墙体开裂，对建筑的美观和耐久性产生了不利影响。为研究内嵌ALC墙板抗裂性能及其对钢框架受力性能的影响，本文设计两榀足尺单层单跨刚接钢框架-内嵌ALC墙板试件并进行拟静力试验，墙体与钢框架分别使用内置锚连接和管卡连接两种方式，同时变化不同墙体饰面做法，经过实测得到试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线并观察试验现象。试验结果表明，两个试件的滞回曲线都是比较饱满的滞回环，内置锚试件的承载力略高于管卡试件的承载力，两种试件都具有良好的协同工作能力。综合考虑承载力和刚度，内置锚试件的抗侧性能优于管卡试件。采用改性双组分MS胶作为ALC墙板和钢框架连接材料，比采用聚氨酯发泡作为连接材料墙体开裂更晚，说明MS胶具有良好的变形能力，有助于提高墙体的抗裂性能。

将普通C型钢截面翼缘段弯折形成折叠翼缘截面，可以降低翼缘宽厚比并增大截面高度，从而改善受弯构件的稳定性能并提高其抗弯承载力。为了研究折叠翼缘冷弯薄壁C型钢构件在纯弯状态下的抗弯性能，采用ABAQUS有限元软件建立了数值计算模型，分析了板件宽厚比、板件间角度和板件相对尺寸对构件极限承载力、屈曲破坏模式、变形特征及应力分布的影响，并与普通C型钢构件的抗弯性能进行对比分析。在此基础上，开展了抗弯承载力计算方法研究。数值分析结果表明：折叠翼缘构件发生了畸变屈曲以及局部和畸变的相关屈曲，并且翼缘与卷边的不同组合形成了两种不同类型的畸变屈曲变形。相同材料用量下，翼缘弯折角度取105°、卷边弯折角度取90°时构件承载力最大。当板件间角度不变时，随着弯折后翼缘段宽度比值的增加，折叠翼缘构件的抗弯承载力逐渐提高，提高幅度约为14%～49%。此外，采用AISI S100中的直接强度法公式计算了折叠翼缘构件的极限承载力，并与有限元分析结果进行了对比。对比结果表明，采用直接强度法计算的局部与整体相关屈曲的抗弯承载力离散程度较大，故基于参数分析结果对计算公式进行了修正。

模块化钢结构建筑凭借标准化、集成化和工业化等优势，迅速得到了学术界和工程界的青睐。以模块间连接节点强度不足、相邻构件协同工作性能差和结构鲁棒性弱这3个问题为切入点，归纳了国内外模块化钢结构建筑中采用的半刚接和刚接节点，从力学机理和施工安装两个维度论述了现有模块间连接节点的发展与不足，提出了“梁端-柱端混合式连接”的解决思路。针对模块化钢结构建筑的模块间梁-梁、柱-柱协同工作，分析其与钢-混凝土组合梁和格构柱的异同，在考虑建筑装修及施工的基础上提出了非连续连接组合梁（柱）的解决思路，然后总结了模块化钢结构建筑鲁棒性的影响规律。基于现有研究成果，建议在模块间刚性连接节点、非连续连接组合构件及体系分析方面开展更为深入的研究。

反应釜工作时会对搭载其的钢框架施加较大的高频动荷载，但是目前此类钢框架结构的设计主要采用静力方法，忽略了反应釜运转对其的影响。提出了一种质量点和梁单元结合的模拟反应釜动力体系及其与钢框架连接的简化方法，可高效获得反应釜运转时钢框架的动力响应。基于现行标准《容器支座 第4部分：支承式支座》（NB/T 47065.4—2018），分析了反应釜支座底部节点与整体框架的承载能力，以及不同反应釜搅拌叶片旋转方向下的动力响应，并进行了该类结构的优化设计研究。结果表明：按现行标准设计的反应釜支座与连接节点为结构的薄弱部位，而基于钢材S-N疲劳曲线进行优化设计的支座能够使结构在正常工作范围内保持弹性；采用“相邻各异”的搅拌方向可以使反应釜搭载结构具有最小的弹性变形。研究结果可为相关设计工作提供参考。

相较于分块预制桥面板，横向全宽预应力预制桥面板的整体性更好，施工更快捷，因此在装配式组合梁桥中具有较好的应用前景。负弯矩作用下预制桥面板的湿接缝连接是受力的关键部位，因此对负弯矩作用下全宽预应力预制桥面板组合梁的力学性能进行研究，考察了横向预应力筋数量、预应力筋布置方式、剪力连接程度、接缝处材料对结构破坏模式、开裂荷载、抗弯承载力、荷载-位移曲线等力学特性的影响，揭示了预制板接缝处的应力分布规律；针对完全剪力连接的预制桥面板组合梁，提出了负弯矩作用下挠度计算的改进有效惯性矩叠加法，该方法考虑了纵横向预应力的影响，与数值分析结果吻合较好；针对部分剪力连接组合梁，对比了国内外相关规范，发现我国《钢结构设计标准》的适用性更强。

基于模块墙轻钢混凝土框架结构体系，提出了一种适用于该体系的轻钢混凝土组合柱-H型钢梁节点。为研究此节点的力学性能，对3组梁柱节点试件进行了单调加载试验。试验结果表明，在梁端单调荷载作用下，节点呈现出明显的半刚性特征。节点的破坏表现为型钢拼合柱内钢材的屈服变形和混凝土的开裂，并且随着顶角钢弯曲变形加大和加劲肋焊缝裂缝发展，最终节点失效。应用ABAQUS有限元软件进行了精细化模拟。结果显示有限元模型的变形过程和破坏特征与试验结果相吻合。考虑H型钢梁截面高度、C型钢厚度和角钢厚度三个关键参数，进行了参数分析。结果显示，通过增大梁截面高度和角钢连接件厚度能显著提高节点的抗弯承载力和初始转动刚度。相反，增加C型钢厚度对节点的抗弯承载力影响有限，对初始转动刚度的影响也较小。

在型钢混凝土组合结构中使用超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，简称UHPC）可以提高结构的承载能力、减小截面尺寸，同时能改善结构中因密集配置箍筋和剪力件而导致的施工复杂等问题。目前对于型钢UHPC组合梁在进行有限元仿真分析时，主要集中在受弯性能的参数化定性分析方面，而忽略了型钢与UHPC间黏结滑移方面的研究，缺少对其界面黏结性能和组合效应的评估，对UHPC受拉区的受力性能也缺乏深度讨论。本文对型钢UHPC组合梁开展基于ABAQUS的受弯性能有限元仿真分析，对UHPC的强度、型钢强度、纵向配筋率和配钢率进行参数分析。研究了荷载-跨中挠度曲线、截面应变分布，界面黏结应力分布以及UHPC受拉区性能。结果表明：（1） 组合梁在加载过程中可分为完全弹性阶段、损伤工作阶段、塑性强化阶段和延性发展阶段四个阶段；（2） 受拉区的UHPC在处于峰值荷载状态时仍可以在一定程度上参与截面抗弯，基于参数分析提出了UHPC受拉区等效应力折减系数的取值建议；（3） 型钢上的翼缘黏结应力主要集中在加载处，下翼缘黏结应力分布则受裂缝开展的控制，应在设计中通过设置剪力连接件或在型钢表面进行处理等方式改善型钢与UHPC界面的黏结性能；（4） 组合梁在设计过程中应限制型钢的强度和配置率，以保证组合梁具有良好的延性和受拉区UHPC具有良好的抗拉性能。

为研究GFRP-橡胶混凝土-钢双管组合柱（GFRP-rubber concrete-steel double-skin tubular columns,RCDSTCs）的轴压性能，对7个长柱试件进行了轴压试验。观察RC-DSTCs在轴压状态下的破坏模式，基于荷载-位移曲线、荷载-应变曲线和环向-轴向应变曲线分析了长细比、空心率对RC-DSTCs轴压性能的影响，提出了RC-DSTCs的轴压理论承载力计算式。结果表明：随着长细比的提高，RC-DSTCs的轴压破坏模式由材料破坏向弯曲失稳破坏转化，但所有RC-DSTCs的钢管均达到了屈服应变0.2%；同时，随着长细比的提高，RC-DSTCs的峰值荷载、GFRP管约束作用及延性显著降低；而随着空心率从0.3增加至0.4,RC-DSTCs的延性有明显提高；RC-DSTCs的轴压承载力计算结果与试验结果比较吻合，可为后续工程应用提供参考。

为研究螺栓连接梯形波纹腹板钢梁的受剪力学性能，设计并加工制作了6根螺栓连接梯形波纹腹板钢梁试件，开展钢梁受剪试验，试验结果表明所有试件的波纹腹板均发生了剪切屈曲破坏，并得到了波纹腹板的剪切屈曲临界荷载以及钢梁的受剪承载力指标。在考虑材料非线性、几何非线性以及几何初始缺陷的基础上，建立了螺栓连接梯形波纹腹板钢梁的有限元模型，并与钢梁受剪试验结果进行对比，验证了所建立有限元模型的准确性。进一步开展有限元参数分析，探究了波纹腹板高度和厚度、波纹宽度以及螺栓间距对钢梁受剪承载力的影响规律。根据试验数据、76个有限元算例的分析结果，以及目前关于焊接梯形波纹腹板钢梁受剪承载力的计算方法，综合考虑T型钢翼缘的抗剪贡献，提出了螺栓连接梯形波纹腹板钢梁受剪承载力计算公式。

为准确评估钢管混凝土拱桥地震损伤，将拱桥系统视为串-并联体系，即将拱桥系统各关键体系进行串联，而不同关键体系的单个构件之间则分别采用串联或并联形式。以某钢管混凝土拱桥为研究对象，通过时程分析和神经网络预测获得拱桥各构件的地震响应值，基于Copula函数分别得到拱桥各关键体系易损性和整体系统易损性，并与基于一阶界限法得到的系统易损性进行对比。研究结果表明：通过神经网络预测可以获得准确的拱桥结构地震响应值，当地震动峰值加速度A _PG为0.4g时，预测准确率超过90%，并且随着A _PG的增大，准确率逐渐提高；拱桥各关键构件体系中，拱上立柱体系失效概率最高，在抗震设计时应对其采取减隔震措施，风撑体系的失效概率最低，进行拱桥系统易损性分析时可忽略风撑体系的影响；基于串-并联体系的拱桥系统易损性介于一阶界限法的上界和下界之间，当A _PG=0.3g时，轻微、中等和严重损伤状态下串-并联体系的系统失效概率分别为98%、94%及25%，与一阶界限法上界的相对偏差分别为-1.4%、-3.1%及-16%，与下界的相对偏差分别为0.6%、3%及11%，钢管混凝土拱桥采用串-并联体系进行系统易损性分析明显更合理。

为实现模块化钢框架结构的高效装配，对所提出的新型模块化钢框架模块间全螺栓装配式内套筒连接节点进行了有限元与理论分析。采用经验证的ABAQUS有限元模型，分别对静力和拟静力作用下具有不同构造参数的新型模块间连接节点进行有限元参数分析，研究了内套筒长度和厚度、连接板厚度以及模块柱间距等参数对新型节点承载能力的影响。结果表明：新型模块间内套筒连接节点的承载力及抗震性能表现良好；在梁影响域内，增加内套筒长度可显著改善新型节点的受力性能。基于分析结果，给出了新型节点的优化与设计建议，并建立了适用于该新型节点的简化恢复力模型，可为模块化钢框架结构的进一步推广与应用，以及实现建筑工业化、产业化发展提供参考。

大跨度屋盖钢结构采用分块分步整体提升的施工工艺，施工过程中结构体系和边界条件存在突变，且整体提升为动态施工过程，整个过程结构的受力状态存在突变。针对整体提升等动态施工过程，基于时间序列一阶差分，提出应力和变形变化率指标；根据施工过程模拟结果和3σ准则，提出应力和变形的三级预警机制和预警阈值。对某K6网壳静力加载试验进行全过程构件应力和结构变形监测，并对监测结果进行分析和预警。结果表明，网壳结构在发生整体坍塌前，结构受力状态具有明显的非线性特征。提出的应力和变形变化率指标及预警机制能在网壳结构发生整体坍塌前，对受力状态的非线性变化进行有效预警，提醒使用人员提前做好应急措施。将提出的变化率监测指标和预警机制应用于上海松江站屋盖钢结构整体提升过程中，验证提出方法的可行性和有效性。结果表明，变化率指标及其预警机制，可对提升过程中的荷载和边界条件突变导致的结构受力性能突变有效预警，验证了本文提出方法的适用性。

为高强钢在低温环境下的应用提供试验数据和建议，本文重点围绕焊接热输入和接头母材的不同交货状态这两个关键影响因素，选取控轧控冷（TMCP）和调质（QT）两种交货状态的20 mm厚Q550D和Q690D高强钢，分别进行1.0 kJ·mm^-1、1.5 kJ·mm^-1和1.9 kJ·mm^-1三种常见的气保焊焊接热输入的接头制备、韧性试验检测和对比分析，进行了不同交货状态下对接接头的母材、焊缝区和热影响区（HAZ）的夏比冲击功及其变化规律，以及韧脆转变温度的研究。结果表明：焊接热输入对接头各位置冲击韧性的影响不明显，而交货状态不同则接头呈现出不同的冲击韧性，其中QT态钢板焊接接头热影响区的冲击韧性要优于母材和焊材，而TMCP态钢板焊接接头热影响区的冲击韧性则低于母材和焊材；对控制工况下的韧脆转变温度的研究表明，本文所用的高强钢低温敏感性较好。

为实现建筑和工业废弃物的再利用，采用镍铁渣代替部分水泥、再生粗骨料代替天然骨料制备镍铁渣再生混凝土（RFC）。进一步地，将RFC填入圆钢管中形成钢管掺镍铁渣再生混凝土（RFCFST）柱。对11根RFCFST柱进行水平低周往复抗震性能试验研究。试验变量包括再生粗骨料取代率、轴压比、约束水平和剪跨比。试验结果表明，RFCFST柱与传统钢管混凝土柱的破坏模式相似。P-Δ效应会显著降低柱的抗侧能力和变形能力，尤其是在大轴压比和大剪跨比情况下。骨料取代率对RFCFST柱的承载力、变形能力和耗能能力几乎无影响。随着轴压比的增大，柱的变形能力降低，但单圈耗能能力增强。试件的水平承载力和延性随着套箍水平的提高而提高，随着剪跨比的增大而降低。基于试验结果和理论分析，提出了RFCFST柱水平力-位移角恢复力模型。

为使大跨钢屋盖结构抗火设计同时满足安全可靠、功能适用和经济合理的要求，对合肥新桥机场T2航站楼钢屋盖进行了基于仿真模拟的抗火设计。首先对典型的钢管混凝土柱、钢柱进行了基于构件的抗火性能仿真模拟，分析和比较了无防火保护和在不同等效热阻防火涂料保护下的温度场分布和构件耐火极限；对屋盖桁架和钢梁进行了基于整体结构的抗火性能仿真模拟，得到了考虑热膨胀效应下的屋盖构件耐火极限。最后基于分析结果，提出了抗火设计方案如下：支承钢屋盖的钢管混凝土柱和钢柱采用膨胀型防火涂料保护以实现3 h耐火极限；离楼面9 m以上钢屋盖构件不采用防火保护措施。

新型T形头单向螺栓能够有效解决传统高强螺栓无法直接应用于钢梁-钢管柱栓接节点的问题。然而，采用此类新型螺栓连接的梁柱节点中各组件承载机理尚不明确，有待进一步探索。T形头单向螺栓连接节点的特征在于端板及钢管柱壁上具有栓孔形状。为探索此类新型连接节点中端板及钢梁组件的力学响应与承载机理，文章基于组件法，通过有限元分析软件ABAQUS对T形件节点的抗拉性能展开了系统的数值分析。主要研究内容和结论如下：建立了精确的节点三维有限元模型，研究了T形头单向螺栓连接T形件节点中翼缘出现的5种典型屈服线模式，并开展了广泛的参数分析。最后基于虚功原理及屈服线理论，给出T形头单向螺栓连接T形件节点的屈服承载力计算公式。

大跨度钢结构空间造型丰富，施工阶段结构的传力路径与最不利受力位置动态变化。为解决施工过程结构分析与安全复核时建模计算流程繁琐的问题，基于AutoCAD与ANSYS软件开发了大跨度钢结构一键式建模、计算与结果读取的插件。该插件采用C#语言调用AutoCAD. NET框架，读取并输出大跨度钢结构图纸文件中的模型信息，自动生成结构有限元建模、计算与结果读取的APDL命令流，可用于大跨度钢结构施工过程的数值模拟与安全评估。以某单层球面网壳结构为例验证了所开发的大跨度钢结构建模分析插件的有效性，使用该插件快速建立了有限元分析模型，并复核了结构在施工阶段的内力和变形。研究结果表明，单层球面网壳结构在施工全过程中满足强度和稳定性要求，内力和变形在安全范围内且满足设计要求。该插件能够高效、准确地将大跨度钢结构信息由CAD软件传递至CAE软件，完成施工过程的数值模拟与安全评估。

对于局部火灾，需要考虑建筑物构件在不均匀受热情况下的热学与力学响应。以方钢管梁为研究对象，模拟其不同高度处承受底部火羽流冲击作用的热力学现象。不同于应用绝热表面温度概念来实现流固传热的单向迭代耦合，提出一种新的计算流体力学-有限元数值（computational fluid dynamics-finite element method,CFD-FEM）模拟手段，通过采用CFD方法统一分析火灾模块与热模块来实现流固传热界面的双向直接耦合。首先通过典型局部火灾试验验证了该数值方法的准确性。继而在火灾模块中探究了空间速度场与温度场的分布规律，在热模块中探究了不同高度处钢梁壁面热流的变化规律，以及辐射与对流热流随时间的变化规律。最后以固体温度为边界条件完成了结构模块分析，实现了固体域热力耦合，探讨了在此局部火灾场景下不同高度处钢梁的力学响应，探讨了其在受热后出现的屈服强度退化现象。

为了研究7075-T6高强铝合金方管的轴心受压承载力，制作了9个试件进行轴心受压试验，得到了试件的极限承载力、破坏模式和荷载-轴向位移曲线。进行了试件的有限元数值分析，并将数值分析结果与试验结果对比，验证了有限元数值分析的准确性。采用有限元数值分析进行参数分析，获得了适用于7075-T6高强铝合金方管构件的整体稳定系数-相对长细比曲线，讨论了当相对长细比变化时局部屈曲对承载力的影响。结果表明，7075-T6高强铝合金方管具有一定的延性；建立的有限元模型可以精确模拟试件加载的全过程以及极限承载力；文中提出的整体稳定系数-相对长细比曲线的准确性比弱硬化曲线的准确性更好；对于同种截面，相对长细比不同的试件，局部初始几何缺陷对于试件极限承载力的影响是不同的。

钢螺旋楼梯结构因其特殊的异形结构，受力情况复杂，使得在进行稳定性设计时，尤其是在确定计算长度时，无法通过传统线性分析来准确预测其力学响应。引入直接分析法以克服这些限制，综合考虑结构整体性和构件初始缺陷，为此类结构的分析和设计提供一种高效且安全的解决方案。以一个具体工程为例，使用NIDA软件进行直接分析法的稳定性研究，并将所得结果与一阶线性分析的结果进行对比。研究考察了在全跨满载、左半侧满载、右半侧满载和不同扇形组合活荷载分布下楼梯结构的力学响应，以及不同支座条件对楼梯结构响应的影响。结果表明，直接分析法得到的最大构件应力比一阶线性分析结果高，应力比达到0.993，相应的竖向位移更为显著，最大为0.348 m，印证了二阶效应的重要性。在设计钢螺旋楼梯结构时，应特别考虑活荷载的不利分布，左半侧满载条件下的设计更为不利。对于活荷载的扇形分布，位于楼梯中跨的扇形区域3和4的影响最大。此外，顶部支座刚度的增加有助于降低应力比，但同时会导致二阶弯矩因二阶效应而增大。研究结果对于指导钢螺旋楼梯结构的分析和设计具有重要意义。

可替换剪切耗能梁段作为与偏心支撑钢框架分离设计的独立耗能部件，不仅能在大震发生时将结构的塑性变形局限在耗能梁段区域内，更重要的是可以方便震后对结构的修复。文中制作了3榀该钢框架结构的缩尺模型，并对其进行了单向振动台试验，得到了结构的动力特性、塑性发展情况及破坏机理，并对模型的应力分布、位移响应、加速度响应等进行了分析研究。结果表明：该模型具备良好的耗能性能，剪切耗能梁段与防屈曲支撑构件分批耗能使得结构在地震作用下有较好的抗震性；带有可替换剪切耗能梁段的防屈曲偏心支撑钢框架构件的最大层间位移角符合规范要求，并且拥有良好的安全和强度储备；结构的变形以剪切变形为主，各层间剪力增幅相对均衡，且结构具有优良的抗震性能，大震下可降低多层结构的加速度放大系数， 有效减小结构的动力响应。

加快钢结构制造智能化升级，发展新型建造方式，不仅是推动建筑业高质量发展的重点任务，也是我国向制造强国目标迈进的主攻方向。建筑钢结构制造属于典型的离散制造生产方式，具有标准化程度低、生产批量小和种类多样的特点，目前多采用人工辅助的机械化生产，制造生产方式仍然比较落后，因此解决建筑钢结构制造的关键技术问题对实现建筑工业化和智能化具有重要意义。针对建筑钢结构智能制造存在的装备智能化程度低、制造工艺较传统及生产管控数字化不足等问题，研究了建筑钢结构智能制造生产线规划设计、智能装备和先进制造工艺技术以及生产过程数字化管控等诸多内容，并通过数字孪生模型和微型生产线联调联动测试实验对智能生产线的可行性进行了技术验证，为钢结构智能生产线设计和既有生产线升级改造提供了很好的应用示例。

金属消能构件进入屈服状态后产生阻尼，从而达到消能的作用，通常采用等效阻尼系数来度量消能的效果，而等效阻尼系数由滞回曲线形状、屈服承载力、屈服后刚度等因素决定。基于双线性滞回模型，推导了屈服后刚度比与等效阻尼系数的关系式。研究结果表明，随着屈服后刚度比的增大，等效阻尼系数减小，且减小幅度随着消能构件延性系数的增大而逐渐增大。为研究防屈曲钢板墙这种金属消能构件的屈服后刚度特征，设计了网状分布加劲肋夹板的防屈曲钢板墙试件，通过试验确定其滞回特性，并通过试验结果校核有限元模型。通过有限元分析芯板材料类型、芯板高厚比、高宽比对防屈曲钢板墙屈服后刚度的影响。分析结果表明，防屈曲钢板墙芯板材料类型、高宽比对屈服后刚度的影响较为显著。对于高宽比为1.2的试件，在变形幅值为1/100的墙高时，相较于芯板材料为Q235的钢板墙，芯板材料为LYP100和LYP160的钢板墙屈服后刚度比分别下降了80.23%和72.77%。而对于芯板材料同样为Q235钢板墙但高宽比为2.0的试件，其屈服后刚度比是高宽比为1.0试件的2倍。通过参数分析拟合得到了不同芯板材料类型的防屈曲钢板墙屈服后刚度比的计算式。

为了探讨较大长宽比的超高层框-筒结构加强层数量的确定以及加强层构件的布置，并得到既满足结构需要，又能尽量降低加强层引起的结构竖向刚度和内力突变所带来的不利影响的加强层设置方案，以青岛海天中心T2塔楼作为研究对象，基于ETABS软件建立三维结构模型进行分析。在对比了按照传统原则设置的加强层方案和改进方案后，提出了基于该结构的一种较大长宽比超高层框筒结构加强层的设置原则：在刚度较小的方向上布置伸臂桁架和腰桁架，在刚度较大的方向上不布置伸臂桁架，只在两端跨内布置腰桁架，这样既能满足结构对侧移和层间位移角的需求，又能使层间位移角突变和内力突变降低，同时减小加强层处两个主轴方向的刚度差异，对结构最有利。

为研究冷弯薄壁不锈钢拼合箱形截面短柱的受力性能，对14根拼合箱形截面短柱、6根单肢U形或C形截面短柱及5根腹板开孔拼合截面短柱进行了轴压试验研究，试件材料为S30408奥氏体不锈钢。通过试验得到了不锈钢材料的力学性能指标和轴压试件的极限承载力、荷载-位移曲线，分析了试件的屈曲模式和破坏特征。试验结果表明：试件拼合方式对其极限承载力有显著影响，其中CC截面试件承载力最大，UU截面试件承载力最小；UU截面拼合箱形截面柱的极限承载力大于单肢组成构件的承载力之和；当腹板开孔率小于0.5时，试件极限承载力几乎无削弱。将美国规范ASCE/SEI 8-22现有计算方法与试验结果进行了对比，试验值低于计算方法的计算值，ASCE/SEI 8-22规范方法不能直接用于计算冷弯薄壁不锈钢拼合箱形截面轴压短柱承载力。

提出了一种轻钢-钢纤维再生混凝土组合柱，为研究其轴心受压性能，设计了5组不同构造的短柱试件进行轴压试验，包括1组型钢试件和4组组合柱试件。以截面构造、钢纤维体积率和再生混凝土强度为变化参数，研究不同参数对组合柱破坏特征、荷载-位移曲线、承载力、刚度、延性的影响。结果表明：提出的轻钢-钢纤维再生混凝土组合短柱可以提高轻钢柱的稳定性能，并且能显著提高轻钢柱的承载能力；轻钢-钢纤维再生混凝土组合短柱的承载能力随着钢纤维体积率的增加而提高，钢纤维对再生混凝土裂缝的发展起到约束作用，且能降低试件的损伤程度和刚度的退化程度；轻钢-钢纤维再生混凝土组合短柱的承载能力随着再生混凝土强度的提高而提高，但延性会相应降低。在参考规范后，建立了适用于轻钢-钢纤维再生混凝土组合短柱的受压承载力计算公式。

建筑结构火灾事故频发，火灾可能对建筑物造成严重损伤，甚至引起建筑物倒塌，导致人民生命和财产的巨大损失。对于遭受火灾但未倒塌的建筑物，通过修复加固后可实现再利用。修复加固前，需要对受火损伤的建筑结构进行科学、详细、准确的检测和鉴定，确定建筑结构材料的剩余强度和构件的损伤程度，为建筑结构的修复加固提供依据，从而达到经济且安全地恢复建筑结构使用功能的目的。归纳了火灾后建筑钢结构检测与评估的研究进展，介绍了建筑结构火灾后现场调查分析的步骤和方法，分析了构件及火场经历的最高温度的判定方法及其适用性，指出了火灾后钢材力学性能推断与检测的方法及其优缺点，论述了构件及结构火灾后残余变形的测量内容和方法，总结了火灾后构件及结构剩余承载力的相关研究及验算方法。同时指出了有待进一步研究的问题，为建筑钢结构火灾后检测与评估的理论研究和工程应用提供参考。

连体结构在连体与塔楼间采用刚性连接时，该连接段受力复杂，特别是在考虑提升施工的影响后，连接段杆件受力与设计一次成型的杆件受力有显著区别。由此提出可通过分阶段卸载的方式使连接段内力与设计状态对应内力接近。分阶段卸载的分析可归纳为3个关键步骤：首先根据施工方案、现场环境等客观因素确定卸载方案；再采用有限元软件获取每个阶段（含多次卸载及拆杆）的杆件内力变化情况；最后通过优化理论可获得单次阶段最佳的卸载量分析。以杭州云门钢结构为例，进行分阶段卸载的方案探讨、计算假定的验证以及结构空间效应分析，结果表明分阶段卸载极大提高了施工后与设计一体成型的连接段结构内力的一致性。

为促进建筑节能减排和全过程减碳，建筑拆除及回用关键技术成为了当前研究的重点。螺栓球节点作为建筑结构中的一种关键节点，其循环利用过程对受拉承载能力的影响却鲜少被研究。因此，对螺栓球节点开展了考虑循环利用损伤的轴拉力学性能试验研究。研究结果表明：当持荷水平不大于高强螺栓承载力设计值的90%、拆装次数不大于10次且锤击损伤程度不大于80%时，反复拆装损伤对节点抗拉承载力的影响可忽略不计，锤击损伤对反复拆装节点的受拉极限承载力的影响可采用0.95的安全系数来考虑；无论是否发生锤击或打磨损伤，节点抗拉承载力随拧入缺陷损伤的增加几乎呈线性下降；在拧入缺陷损伤的基础上，锤击或打磨损伤对节点承载力的影响在20%范围内；其余条件相同时，双侧锤击或打磨损伤比单侧损伤对节点抗拉承载力的影响小，打磨损伤比锤击损伤对节点抗拉承载力的影响小。工程中对该类节点进行拆除及回收利用时，须严格控制拧入缺陷造成的螺纹损伤并注意单侧锤击损伤。

为了实现房屋的折叠与展开并满足其受力需求，在传统剪支铰折叠结构的基础上，提出一种新型杆式折叠结构。首先，对新型杆式折叠结构进行设计和优化，采用螺旋理论对其进行自由度分析。同时，建立高度为2.2 m的ABAQUS有限元模型，对其施加平面内竖向荷载，获得不同铰接约束次数、钢材强度等级、销轴孔径、槽钢立柱壁厚、杆件宽度条件下折叠结构的初始刚度、极限承载力和破坏模式。最后，对折叠结构进行稳定性分析，提出了设计建议。结果表明：当折叠结构展开后高宽比为1/2^1/2时，可以达到最大折叠率；折叠结构展开过程中机构自由度为1，当折叠结构完全展开并施加一定铰接约束后结构自由度为负值；次要受力杆件、销轴孔径对结构初始刚度和极限承载力影响不大；提高钢材强度等级、槽钢立柱壁厚、主要受力构件宽度可提高结构初始刚度和极限承载力，但是其值过高时会导致结构发生失稳破坏；为避免结构失稳，可通过促进塑性铰形成和将特定杆件改为箱形截面两种途径来实现。

为提高钢桁框体系的抗震可恢复性，提出了自复位钢桁框体系的概念，并研究了其在脉冲地震下的强度折减系数。以等效单自由度体系表征具有三折线滞回特征的钢桁框体系，选取182条脉冲型地震动对等效单自由度体系进行非线性动力分析，得到一个包含约6 022万个强度折减系数的数据库，揭示了不同滞回参数和脉冲型地震动对强度折减系数的影响规律。此外，借助BP神经网络拟合强度折减系数在地震下的对数正态分布模型参数，并建立了基于概率的钢桁框体系强度折减系数模型。结果表明所提出的模型具有较高的准确性。

提出了一种新型免拆模钢筋桁架楼承板（PFCB-钢筋桁架楼承板），该楼承板由钢筋桁架和纤维水泥底板通过自攻螺钉和连接件预制连接而成。为研究PFCB-钢筋桁架楼承板在施工阶段的受力性能，并考虑施工时混凝土砂浆中水分或降水天气对纤维水泥板底模的影响，对PFCB-钢筋桁架楼承板进行了饱水状态下的承压能力试验。采用有限元软件对楼承板结构进行了参数化分析，得到了楼承板极限承载力与刚度的变化规律，发现PFCB-钢筋桁架楼承板在均布设计组合荷载以及集中荷载下性能良好，极限荷载下跨度为 3 600 mm试件的挠度控制在6~8 mm；改变自攻螺钉间距与钢筋桁架高度对试件的承载力影响比较显著。

通过10组轴压试验对双剪拼接角钢主材的轴心受力性能进行了研究，探究了不同节点螺栓连接长度（120 mm、180 mm、240 mm）和包钢面积比（1.08、1.22、1.31）对拼接角钢主材轴心受力性能的影响，从试验构件的受压极限破坏模式、极限承载力和荷载-位移曲线三个方面展开了对比分析，研究表明：当角钢主材无拼接节点时，其轴压极限破坏模式表现为跨中截面处发生绕主轴的弯扭屈曲破坏，平面外变形最大，扭转变形小；当角钢主材采用双剪拼接节点时，其轴压极限破坏模式分为两种情况：当双剪拼接节点处螺栓连接长度不大于120 mm或包钢面积比为1.08时，拼接角钢主材的受压破坏模式以跨中截面弯扭屈曲为主，且伴随有拼接节点破坏；当双剪拼接节点处螺栓连接长度大于120 mm且包钢面积比大于1.08时，拼接角钢主材的受压破坏模式为跨中靠近节点处弯扭屈曲与斜材处局部屈曲的耦合破坏。结合试验结果对规范现有计算方法进行了论证分析，给出了L125×10角钢主材的构造设计建议，该研究结论有利于推动输电线路结构设计技术的发展，为输电线路结构设计规范的编制完善奠定了技术基础。

为研究矩形管翼缘开孔波纹腹板钢梁的抗剪性能，设计完成了4个试件的受剪试验。通过分析试件的破坏模式、荷载-位移曲线和关键区域的应变发展规律，研究了试件的抗剪性能、极限承载力及波纹腹板在开孔后分担的剪力比例。利用ABAQUS软件进行了数值模拟，并将模拟结果与试验结果进行对比，验证了有限元模型的准确性。研究了腹板几何初始缺陷和开孔偏移对抗剪承载力的影响。结果表明：矩形管翼缘开孔波纹腹板梁具有较好的延性性能，其抗剪承载力会随着开孔孔径的增大而降低，腹板波纹越密集，抗剪承载力越高；开孔横向偏移对抗剪承载力的影响不明显；提出了针对该梁的波纹腹板剪力分配比例近似计算公式；腹板的几何初始缺陷对抗剪承载力的影响可忽略不计。

超高层框架-核心筒结构的施工周期长，施工过程中结构的刚度、荷载、材性等不断变化，外框架与核心筒之间将出现竖向变形差，从而改变结构和构件的受力状态，可能对结构产生不利影响。以某一正在施工的超高层框架-核心筒结构工程为研究对象，进行了施工过程模拟，首先介绍了结构竖向变形的基本规律，验证了施工模拟结果的一致性。然后根据模拟结果给出了找平值的确定方法，分析了不同阶段下结构外框架与核心筒间的竖向变形差及发展规律，最后基于分析结果提出了竖向变形差值补偿、核心筒超前施工、框架梁延迟刚接等控制措施及建议，减小了框筒间的竖向变形差，可为类似工程施工提供指导依据。

钢管塔在我国特高压输电线路中得到广泛应用。在微风作用下圆形截面构件会形成稳定的卡门旋涡，导致构件发生微风振动，极易造成螺栓松动、连接疲劳等问题，危及特高压钢管塔结构安全。针对特高压钢管塔，建立了斜材的力学模型，得到了斜材微风振动的弯曲振动微分方程，提出了其固有频率的计算方法，研究了轴力和连接刚度对斜材横向弯曲振动频率的影响。运用能量平衡法，考虑风输入能量和螺栓滑移耗能，提出了斜材稳态振幅计算方法。针对SJ3021型特高压钢管塔斜材，研究了风速和连接刚度对斜材振动稳态幅值的影响，提出了减少斜材微风振动影响的建议，为保障特高压输电线路安全提供理论基础。研究成果有利于特高压钢管塔斜材微风振动防控工作，对提高输电杆塔的安全性与可靠性具有重要意义。

为探究轨道梁的初始几何缺陷是否会影响轨道梁结构的安全性和是否会加剧台车的卡轨风险，基于有限元瞬态分析提出一种活动屋盖闭合全过程模拟的简化方法，并利用该方法探究了活动屋盖闭合过程中轨道梁位移和应力的变化特征，研究了轨道梁的缺陷类型（z向和y向初始几何缺陷）和缺陷尺寸对活动屋盖运行的影响。结果表明，在活动屋盖闭合过程中，台车与轨道梁间的y向位移存在一定的差值，该位移差可达3.8 mm以上，且越靠近固定屋盖跨中该位移差越大；不同缺陷类型和缺陷尺寸下，轨道梁应力比的峰值基本相同，且应力比小于0.54;z向初始几何缺陷基本不影响轨道梁的位移；y向初始几何缺陷会使轨道梁产生一个与缺陷同向的附加位移，且缺陷越大附加位移值越大，当轨道梁的y向初始几何缺陷尺寸为轨道梁的跨度的1/250时，台车的最大横移率是无缺陷模型最大横移率的4.3倍。