近年来，钢结构被广泛应用于工业和民用建筑中。然而，许多在建或已经服役多年的钢结构由于自然灾害、使用功能改变、老化等原因需要进行加固改造，随着钢结构数量的增加，钢结构的加固改造也已成为建筑行业的新兴领域。负载下焊接加固方法是钢结构加固改造工程中常采用的方法，焊接热输入是影响该方法加固效果的主要因素。然而，焊接热输入对加固后构件受力性能的影响目前尚未有系统的研究和结论。此外，现有研究主要集中于H型截面构件和初始应力比低于75%的构件，且不同文献对负载下焊接加固后构件承载力折减系数的规定存在较大差异。针对以上问题，本文对不同初始负载下焊接加固方管钢柱的轴压力学性能展开研究，主要研究内容及成果如下：
　　(1)完成了初始应力比分别为0、40%、60%、80%、90%的负载下焊接加固方管钢柱轴压静力试验。结果表明，加固后方管钢柱的极限承载力提高系数为1.21~1.35，与加固柱截面刚度的提高系数1.25接近，表明本文采用的方管钢柱四角贴焊角钢的加固方式合理高效，加固件的受力性能得到充分发挥。
　　(2)试验结果表明，初始应力比大小对短柱的极限承载力影响很小，可以忽略。焊接热输入导致负载下焊接加固柱产生焊接残余变形和应力重分布，当初始应力比超过60%时，初始应力比越大，加固柱的焊接残余变形越大，且每增大一级初始应力比(每级为10%)所引起的焊接残余变形增加量Δu也越大。加固柱的应力应变重分布受焊接热输入、初始应力比大小、焊接顺序共同影响。
　　(3)建立了不考虑焊接热影响和考虑焊接热影响的有限元分析方法，两种有限元方法计算得到的试件极限承载力结果与试验结果误差在10%以内，验证了本文中有限元模型及分析方法的准确性和可靠性，为后续开展参数化研究提供了方法和依据。
　　(4)采用验证后的有限元模型及分析方法，进行参数化分析，研究了焊接热输入、加固件与原构件截面积比、初始应力比、长细比对负载下焊接加固方管钢柱力学性能的影响。基于试验结果和数值模拟结果，提出了焊接加固后轴压钢柱的极限承载力计算公式和焊接残余变形预测公式。经验证，本文提出的计算公式可以为负载下焊接加固方法在实际工程中的应用提供一定理论支撑。