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。

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。

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。

对于大型复杂空间钢结构，可靠的施工过程分析对保障施工安全性和钢结构安装质量具有重要意义。在传统施工过程分析与钢结构直接分析的基础上，提出一种考虑构件和安装模块初始缺陷以及变形累积的钢结构非线性施工过程分析方法。利用NIDA软件将该方法应用于成都某大悬挑钢桁架结构的施工过程分析中，确保了施工方案的可行性。同时，对比分析了非线性施工过程分析、一次成型分析和线性施工过程分析3种分析工况下结构关键节点位移及构件应力情况，并与施工实测值进行了比对。结果表明，一次成型分析与线性施工过程分析的位移较实测值偏小，而基于直接分析法的非线性施工过程分析结果与实测值更加吻合，验证了该方法的准确性及适用性。

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。

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。

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。

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。

随着装配式钢结构在建筑工程领域的应用日益广泛，单边螺栓连接作为一种高效、便捷的连接方式，逐渐受到业界的青睐。H型钢梁、方钢管柱通过T型钢连接件和单边螺栓连接技术形成新型装配式钢框架结构，梁柱节点作为整个框架体系的核心，其抗震性能对整体结构的影响至关重要。为评估单边螺栓T型钢连接梁柱节点在地震过程中的损伤情况，开展了4种不同刚度单边螺栓T型钢连接梁柱节点的拟静力试验。通过试验，获得了单边螺栓T型钢连接梁柱节点的破坏模式、滞回性能和初始转动刚度，分析了不同刚度的T型钢连接件对梁柱节点的破坏模式、抗弯承载能力和转动刚度退化的影响。采用考虑残余变形累积损伤修正的Park-Ang损伤指数模型研究了试验中节点的损伤演化规律，结果表明：所提出的地震损伤模型能够较好地反映单边螺栓T型钢连接梁柱节点的损伤演化过程与破坏程度，为该类梁柱连接节点的优化设计和安全评估提供了理论依据和实践经验。

为解决村镇住宅体系存在的装配式程度及标准化程度较低、现场焊接工作繁多、室内建筑面积浪费等问题，提出了一种铰接方钢管组合异形柱框架体系。该体系中异形柱采用3根空钢管通过钢板与加劲肋组合而成的L形柱，梁柱节点为腹板螺栓连接的铰接节点。通过拟静力试验对该体系的抗震性能进行研究。研究结果表明：相比于铰接钢管混凝土组合异形柱，铰接空钢管组合异形柱框架体系先于梁端出现转角，最后破坏模式为柱脚破坏，具有更优良的抗震耗能和更缓慢的强度与刚度退化，并通过对比刚接节点和铰接节点的骨架曲线，发现节点刚接程度对结构整体的抗侧刚度影响较大。

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。

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。

基于可恢复功能的概念，提出了一种摩擦耗能型摇摆柱节点。阐述了该节点的构造形式并研究了其抗震性能。通过试验和数值模拟，分析了轴压比、弹簧刚度等参数对节点抗震性能的影响及节点在余震和修复情况下的韧性。研究结果表明，在±3%层间位移角内，节点呈现出低损伤特性，摇摆柱始终保持弹性。在轴向力作用下，滞回曲线呈明显的“旗帜形”，节点具有良好的自复位性能，最大残余转角仅为0.23%。通过重新拧紧螺栓，节点性能即可恢复至震损前水平，实现抗震韧性。弹簧刚度的增大可以显著提高节点的抗弯承载力；增大轴压比可以提高节点的“屈服”弯矩和极限弯矩。在轴向力作用下节点属于典型的半刚性连接，并确定了节点初始转动刚度的取值范围。针对该节点提出了一个简化的恢复力模型，理论结果与试验结果吻合度较好，为进一步对整体结构进行分析和设计奠定了基础。

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。

波纹钢搭接接头作为装配式波纹钢地下工程结构的薄弱环节，在轴力-弯矩作用下的力学行为亟待研究。依托前期足尺试验，结合数值模拟方法，分析了螺栓数量及波纹钢板厚度对搭接接头破坏模式和抗弯承载能力的影响机理，探讨了搭接接头的优化设计方案，建立了极限弯矩经验公式。研究结果表明：我国规范的螺栓设计安全冗余较高，接头破坏模式主要表现为受压侧波纹钢板屈曲。单波螺栓数量越多、波纹钢板越厚、轴力越小，波纹钢搭接接头的抗弯承载能力越强；单波螺栓数量每增加2个，接头极限弯矩平均增长5.9%；波纹钢板厚度每增加2 mm，接头极限弯矩平均增长21.9%；当单波螺栓数量为6个、波纹钢板厚度大于6 mm时可兼顾安全性和经济性。极限弯矩经验公式的拟合优度较高，可为接头强度校核提供参考。

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。

焊接是钢结构广泛采用的连接形式。在提高钢材强度等级后，焊接接头在服役过程中对蚀坑、裂纹等缺陷的敏感度增强，且焊接会劣化钢材成分、组织性能进而导致焊接接头产生初始缺陷。因此，在环境腐蚀、应力集中、超载等因素作用下，钢结构焊缝连接未达到设计服役年限就发生疲劳断裂，造成严重的资源浪费。基于对多因素耦合下高强钢焊缝连接疲劳性能研究现状的总结，介绍了腐蚀疲劳机理及腐蚀预测模型，分析了疲劳设计方法及疲劳寿命评估理论，归纳了焊接残余应力、点蚀坑以及初始裂纹对焊缝连接疲劳性能的影响。结果表明：焊接工艺、焊接参数以及焊接几何尺寸等对焊接接头的力学性能影响显著，焊接残余应力会削弱高强钢焊接接头的疲劳强度，焊接缺陷会引起应力集中现象，加快裂纹萌生速度；高强钢在腐蚀初期形成点蚀坑并逐渐发展成裂纹，进而导致焊缝连接的腐蚀疲劳性能降低。随着高强钢焊缝连接在工程中的应用增多，建议开展不同强度等级及焊接形式的焊缝连接疲劳试验，并将理论成果和经验方法在实际工程中推广应用。

网架作为一种空间杆系结构，因其具有整体性和稳定性好、空间刚度大和抗震性能好的优点而被广泛应用在大跨度结构中。常规的网架安装方法主要有整体提升法、高空滑移法、分条吊装法及高空散装法等。但超高重型焊接球网架不同于一般螺栓球网架，其跨度及可承受的荷载更大，对应的施工安装难度及安全风险更高，如果仅采用单种常规安装方法，很难高效、顺利地实现结构成型。以上海临港冰雪之星项目室内滑雪场钢屋盖为背景，着重介绍“原位原姿态拼装后分块整体提升”的安装技术路线及对应施工过程分析和改进措施，并通过对胎架拼装、提升控制及卸载等关键工序的研究，为今后类似大跨度钢结构屋盖安装的施工方案提供参考。

以云南红河综合交通枢纽单层曲面网壳为工程背景，对网壳结构、提升塔架的关键杆件布置测点进行施工过程监测研究，分析了结构在地面拼装及整体提升过程中内力的变化情况。通过对施工过程中网壳结构的温度效应进行研究，探讨了边界约束作用强弱对结构内力变化的影响程度，温度每变化1℃引起的网壳合拢后应力变化是合拢前应力变化的3倍；合拢后，温度每变化1℃引起网壳远离支座杆件的应力变化是靠近支座应力变化的2倍；对提升阶段监测数据进行分析，提升过程中实测应力波动范围在10 MPa以内，吊点提升同步性较好；此外，网壳结构卸载阶段监测数据表明，由于网壳提升状态与使用状态受力基本一致，网壳卸载前后应力变化较小，且卸载后支撑结构对温度敏感性较高。

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。

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。

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。

针对新型钢塔-组合塔混合结构结合部构造，开展了局部缩尺模型轴压试验，并建立了非线性有限元模型与试验结果进行比较。研究了钢塔-组合塔结合部的极限承载力以及破坏形式，探究了钢板应变分布规律和焊钉受力分布规律，并对传力路径和荷载分担比例进行了变参数分析。研究结果表明：新型钢塔-组合塔混合结构结合部的承载力符合设计要求；结合部的破坏形式表现为承压板下方钢壁板达到屈服并发生鼓曲变形；承压板为结合部的核心传力构件，增大板厚可以提高结合部承载力以及承压板所传递的荷载，其厚度宜与外壁钢板厚度相近；焊钉和开孔板连接件是保证结合部钢和混凝土共同受力的关键构造，在钢壁板屈服前以受竖向剪力为主，在钢壁板屈服后以受拉拔力为主。

单层网壳结构的安全性很大程度上取决于其稳定承载力，而其制作及安装过程中产生的节点几何偏差初始缺陷对其稳定承载力具有重大影响。对单层网壳结构初始几何缺陷场模拟方法的研究进展和现行规范的规定进行了系统综述和分析，结果表明既有的随机性模拟法、确定性模拟法和半随机性模拟法均存在一定问题，规范所推荐的初始缺陷模拟方法脱离实际，因而无法准确确定单层网壳结构稳定承载力的真实概率模型。因此，亟待提出一种考虑结构拓扑约束、基本假定合理、计算成本可控的初始几何缺陷场模拟方法，为完善单层网壳结构整体稳定分析方法提供科学依据，并为分析其稳定可靠度提供理论基础。

以钢管混凝土叠合柱为研究对象，设计了一种高强对穿螺栓连接的外套筒式梁柱节点。为了研究该新型节点的抗震性能和破坏机理，对3个缩尺比为1∶2的节点进行了拟静力试验。观察节点损伤过程及破坏模式，分析了梁端荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、节点延性及耗能能力，采用ABAQUS软件建立有限元模型，研究套筒宽厚比和加强肋板厚度对节点抗震性能影响。试验及有限元研究结果表明：节点滞回曲线饱满，延性系数介于3.13～4.19之间，等效黏滞阻尼系数介于0.211～0.296之间，节点域的变形较大且耗能能力较强；随着套筒厚度增大，核心区混凝土开裂减少，破坏位置由节点外移至梁端截面；减小套筒宽厚比和增大加强肋板厚度可以有效提高节点刚度。为保证外套筒式节点达到刚性节点要求，建议套筒宽厚比不大于25，加强肋板厚度不小于梁翼缘厚度。

提出了一种新型的矩形中空夹层钢管混凝土梁构件。将内钢管向构件受拉侧偏心放置，可以有效减少受拉区混凝土截面面积，充分发挥钢材受拉混凝土受压的特性。利用有限元分析软件ABAQUS建立中空夹层钢管混凝土构件在纯弯作用下的有限元模型，将有限元结果与现有试验结果对比以验证有限元分析方法的准确性后，再对新型组合梁构件进行机理分析和参数分析，变化参数为内钢管偏心率、空心率、内外钢管屈服强度和混凝土强度。分析结果表明：在用钢量及截面高度和宽度一致时，内钢管偏心放置中空夹层钢管混凝土梁的极限抗弯承载力是H型钢极限抗弯承载力的1.6～2.1倍，是空钢管极限抗弯承载力的2.3～2.6倍，且其延性更好；截面高度越大的构件其内外钢管所承受的弯矩占整个构件所受弯矩的比例也越大；矩形中空夹层钢管混凝土纯弯构件的弯矩-跨中挠度曲线大致可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段；内管偏心放置的承载能力和延性比内管同心放置的纯弯构件的性能更好；内外钢管屈服强度和混凝土抗压强度是影响内钢管偏心放置中空夹层钢管混凝土梁力学性能的主要因素。最后，提出了内管偏心放置钢管混凝土梁抗弯承载力的简化计算方法。

为探究薄钢板机械咬合螺栓抗剪连接的受力性能，设计了12个具有不同垫圈形状和预拉力的机械咬合螺栓连接试件和普通螺栓连接试件，并开展了受剪破坏试验。试验结果表明机械咬合螺栓连接试件的薄钢板在咬合部位发生受拉破坏，而普通螺栓连接试件的薄钢板出现孔壁承压破坏，且机械咬合螺栓连接的受剪承载力显著高于普通螺栓连接的受剪承载力。分别建立了机械咬合螺栓连接和普通螺栓连接的精细有限元模型，根据受剪试验结果验证了模型的准确性，进一步探究了垫圈直径、螺栓直径、钢板厚度和咬合深度对机械咬合螺栓连接受剪承载力的影响规律。最后开展了机械咬合螺栓连接的受剪承载机理分析，提出了能够准确预测其受剪承载力的计算公式。

拼合式带翼缘冷弯薄壁型钢十字形构件在轴心压力作用下的主要破坏形式为扭转失稳，其扭转失稳极限承载力取决于抗扭刚度，而拼合效应对构件抗扭刚度的影响没有明确的计算方法。为研究拼合式带翼缘十字形构件的抗扭性能及拼合效应对抗扭刚度的影响，对10个不同截面尺寸和拼合螺栓分布的带翼缘十字形冷弯薄壁构件进行了扭转试验，得到扭转全过程的扭矩-转角曲线和扭矩-应变曲线。设计了专用加载装置使构件在加载初期发生自由扭转，据此得到该拼合构件的自由扭转刚度。试验结果表明：减小螺栓间距能增强拼合效应，对于单列螺栓构件，螺栓间距的变化对拼合效应的影响更明显；拼合效应主要作用于构件的腹板，腹板尺寸增大，单位面积的螺栓数量减少，拼合效应对抗扭刚度的贡献相对减少；相较于非拼合构件，拼合构件抗扭刚度的提升可能是因为螺栓在一定程度上约束了相邻腹板的相对翘曲，提升程度可能与拼合节点间腹板的翘曲刚度有关。

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。

为实现双钢板混凝土组合剪力墙构件在地震荷载下的精细化数值模拟，提出了可以考虑钢板局部屈曲和失效的单轴材料模型CFSTsteel，该模型可以隐式计算钢板在循环荷载作用下，由于板件局部失稳所表现出的具有路径依赖特性的循环强化和软化效应。基于OpenSees开源计算软件，建立了双钢板混凝土组合剪力墙的纤维模型，并利用该模型对两个足尺双钢板混凝土组合剪力墙试件在罕遇地震动加载制度下的滞回行为进行了模拟，计算结果表明：相较于采用传统的不考虑循环退化的钢材单轴本构Steel02，采用CFSTsteel的纤维模型可以更好地模拟双钢板混凝土组合剪力墙构件在低周往复荷载作用下的刚度和承载力退化行为。CFSTsteel单轴材料模型已被添加至OpenSees单轴材料模型库中。

不锈钢结构因具有良好的耐腐蚀性、容易维护等优点，逐渐成为工程建设领域中广泛使用的高性能绿色建筑材料。但不锈钢具有应变强化特性，现有设计规范计算工字形截面梁的抗剪切承载力结果较为保守，基于连续强度法，对不锈钢工字形截面梁的剪切屈曲承载性能进行研究，考虑了不锈钢材料几何非线性和几何初始缺陷的影响。基于试验验证的有限元数值模型，开展不锈钢梁抗剪切承载力影响的参数分析，探究各关键参数对其的影响规律，并与现行规范（中国、美国、欧洲）的计算结果进行对比。结果表明，在腹板厚度等参数不变的情况下，不锈钢工字形梁腹板的极限承载力会随着腹板宽高比的增加而降低。中国规范计算结果较为保守，低于构件的实际抗剪切承载力。连续强度法可以对不锈钢工字形截面的抗剪切承载力进行较为准确的计算。

为了研究节点约束对单面连接角钢受压承载力的影响，设计了一种弹簧支座刀口铰，通过试验研究了120根等边角钢的偏心受压稳定承载力。分析了其最小轴、平行轴布置时的破坏模式、承载力及变形形态，研究了不同节点约束、构造形式对其承载力的影响，并与国内规范进行了比较。研究结果表明：最小轴布置时，构件的失效模式为弯曲失稳，旋转轴介于最小轴和平行轴之间；平行轴布置时，构件失效模式为绕与刀口铰平行的主轴的弯曲失稳；构件长细比小于120时，其承载力主要受偏心控制，偏心越大，承载力越低；构件长细比大于120时，其承载力主要受约束刚度控制，约束刚度越大，承载力越高；采用A、C类连接时，在不同长细比下二者各具优势，但采用B类连接时构件的承载力始终低于采用A、C类连接时的承载力；与规范的对比表明，规范GB 50017—2017和DL/T 5486—2020均未考虑节点构造形式对斜材受压承载力的影响，计算结果存在一定的局限性，研究结论对于工程设计具有一定的指导意义。

为得到带悬臂的张弦梁拉索-支座复杂节点在不同工况下的力学性能变化规律，以及在设计荷载组合下的破坏模式，结合某大跨度张弦梁实际工程，通过建立多尺度有限元模型以及现场试验的方法研究了该节点在张拉过程中的应力、应变分布特征；通过局部节点有限元分析得到了节点的极限承载能力及破坏模式；并针对其受力特征对节点构造及壁厚进行优化。结果表明在施工及使用阶段，该节点应力均处于弹性范围内，满足力学性能要求；节点的破坏荷载约为设计荷载组合的3.2倍，破坏模式为耳板上拉索孔区域受拉破坏；优化后节点的应力分布更加均匀且合理，承载能力提高。

轮载下正交异性钢桥面板的局部效应显著，相邻各疲劳易损细节的疲劳行为相互影响，特别是随着某个细节裂纹扩展，相邻细节疲劳应力可能增大，桥面板疲劳性能呈加速劣化趋势。疲劳应力响应及桥面板性能劣化评估已成为钢桥面板运营期面临的挑战和亟待进行的工作。为合理评估开裂正交异性钢桥面板的疲劳性能演化情况，基于既有足尺模型疲劳试验，综合采用有限元程序ANSYS和Franc3D的多尺度交互技术模拟钢桥面板典型疲劳易损细节裂纹扩展行为，探究裂纹扩展过程中各关键细节（顶板与U肋连接焊缝、U肋与横隔板连接焊缝、横隔板开孔处）的疲劳应力响应和演化情况。结果表明：裂纹扩展对正交异性钢桥面板局部变形（挠度）影响很小；不同开裂模式下，各细节处应力变化规律存在较大差异，裂纹扩展的响应呈现出局部特征，仅对最近的细节主拉应力有一定的增大效应；顶板与纵肋焊缝连接处和横隔板开孔处的裂纹扩展对相邻疲劳细节的主拉应力提升效果较显著，可能导致该处萌生裂纹。研究结果可为开裂后正交异性钢桥面板的疲劳性能评估提供参考。

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。

钢-混凝土组合结构兼具钢筋混凝土结构与钢结构的共同优点，具有承载力高、刚度大、延性和抗震性能好及节约材料等优点，符合土木工程的发展方向。处于复杂受力状态下的梁-柱节点区域是建筑结构中需要特别关注的部位，既是整体结构安全性和可靠性的重要基础，又是建筑结构抗震设计中的薄弱环节，因此节点部位的设计至关重要。在综合介绍钢管混凝土柱、型钢混凝土柱及钢柱与钢筋混凝土梁的连接节点研究背景的基础上，分析了上述节点连接的构造形式及受力性能等方面的研究现状，指出了该类节点连接方式及受力性能方面有待进一步解决的问题，为该领域的深入研究及该类节点连接的设计提供参考。

某网架因施工遗留问题和使用荷载的增大，导致结构存在质量安全隐患。系统地介绍了网架加固方案：受压杆件采用薄壁槽钢、薄壁矩形管或角钢作为外加约束单元的增大截面法进行加固，受拉杆件采用新增双拼槽钢的增大截面法进行加固，螺栓采用在原螺栓球节点上焊接鼓筒节点或增设高强对拉螺杆的方法进行加固。采用MST和NIDA软件进行了结构模型验证并使用直接分析法对网架进行承载力计算，并对压杆加固方案进行了精细化有限元分析，对比分析了加固杆件和未加固杆件的荷载-位移曲线和破坏模式。结果表明：压杆加固后，构件承载力提高了15%～33%，破坏模式由失稳破坏向强度破坏转变；整体加固完成后，在荷载增加并考虑初始缺陷和整体缺陷的情况下，网架结构可以满足《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB 50068—2018）的要求。

本文采用有限元模拟和理论分析相结合的方法，研究了十字形PEC短柱的偏压力学性能并推导出其偏压承载力计算公式。首先利用ABAQUS有限元软件进行数值建模，分别考察在大偏压和小偏压作用下试件的破坏模式和破坏机理，并通过参数分析，研究混凝土强度、钢材强度、加载角和肢厚比等参数对试件力学性能的影响规律。研究结果表明：在大偏压和小偏压破坏时，主钢件均非全截面屈服，而是在中性轴附近存在弹性核；在小偏心受压时，提高混凝土强度等级可明显增加试件的极限承载力，而在大偏心受压时，提高混凝土强度等级对极限承载力的影响会随着偏心距的增大而减小；提高钢材强度等级无论在大、小偏压情况下均可有效提高十字形PEC柱的极限承载力。另外，本文还分别推导了十字形PEC柱在单偏压和双偏压作用下的荷载-弯矩曲线简化计算公式，经验证公式具有较好的准确性，可为工程应用提供参考。

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。