许多长期处于一般大气环境下的钢结构工程,经常难以通过防护和构造措施避免锈蚀。钢结构表面锈坑的形成,引起表层局部应力集中,提高了局部应力水平,从而导致表层局部屈服先行于整体屈服,造成心部和表层产生不均匀塑性变形。当锈蚀钢结构构件在承受诸如地震、疲劳等重复作用时,表层不均匀的塑性变形会导致累积损伤、表面萌生裂纹。本文以Q235B钢材为对象,研究大气环境锈蚀钢材在单调荷载和低周往复荷载作用下的受力性能,其研究成果可为既有钢结构可靠性与抗震性能评估提供技术支持和理论依据。本文主要研究内容如下:(1)通过室外周期性自动喷洒加速腐蚀方法,对Q235B钢板进行加速腐蚀试验。用上述方法模拟一般大气环境自然腐蚀,获取不同龄期锈蚀钢板试件。(2)借助三维非接触形貌扫描仪测定了锈蚀钢材的表面形貌,得到锈蚀钢材表面形貌图与三维坐标。根据得到的三维坐标,用MATLAB软件编程,得到了锈蚀钢材表面锈坑深度、直径、径深比以及锈坑体积等相关参数。提出了两种新的表征钢材腐蚀程度的方法:局部体积损失率和锈蚀体积损失率。采用概率统计方法研究了锈坑参数的分布规律,建立了锈坑深度概率分布函数和概率密度分布函数,并对锈坑参数的统计特征值与局部体积损失率进行了拟合分析,建立了相应的对应关系。(3)通过单调拉伸试验,研究了不同龄期锈蚀钢材屈服强度、极限强度、伸长率、弹性模量等力学性能的退化规律,并将上述参数与局部体积损失率和锈蚀体积损失率建立了对应的关系。对二次屈服模型进行优化修正,建立不同锈蚀程度下钢材单调本构模型。(4)通过低周往复荷载试验,研究了锈蚀对滞回性能的影响。通过单调和滞回性能试验的对比,研究了锈蚀钢材破坏形态的差异和力学性能的退化规律。基于Ramberg-Osgood模型不足,建立了锈蚀钢材的两段式循环骨架曲线方程。基于清华大学王萌提出的滞回准则,考虑锈蚀对钢材的影响,建立了可用于不同锈蚀程度的钢材滞回本构模型。