建筑钢构件的应力状态是结构安全性能评价的重要指标。目前,针对钢制构件基于声弹性原理的轴向应力识别方法研究已经比较成熟。但当采用基于声弹性原理的超声波法进行应力识别时,波速对应力的变化并不敏感,精度难以保证,造成该方法仅在相对简单的钢构件轴向应力识别上效果较好,而针对大部分结构钢构件,其平面应力的识别才是获取建筑钢构件真实应力状态的关键。为此,本文基于横波双折射效应和谱分析技术,提出一种既适用于轴向应力的识别又可以实现平面应力识别的新方法。主要研究内容如下:基于超声波相位谱的钢构件平面应力识别理论。基于声弹性理论与谱分析技术,分析了平面应力作用状态的横波双折射效应,通过建立数学模型获得了表征平面应力的相位差函数。根据相位差导函数极大值的周期性规律,明确了相位谱响应频率和横波分量偏振角的表达式,进而得到相位谱特征量和平面应力的函数关系。最后基于切应力差法实现正应力的分离,推导了基于相位谱的钢构件平面应力识别理论公式。基于超声波相位谱的钢构件轴向应力识别方法。通过轴向应力和平面应力的相位谱识别关系,给出了轴向应力和相位谱响应频率之间的理论公式,简化了响应频率的捕捉过程。在此基础上,搭建了应力识别的硬件系统和软件系统。通过钢构件轴向应力识别试验,考虑了试验构件厚度和示波器采样率对识别结果的影响,验证了轴向应力识别理论与方法的可靠性。并与幅度谱法和声时法进行了对比,进一步验证了本文方法的优越性。基于超声波相位谱的钢构件平面应力识别方法。依据弹性力学平面应力问题判定条件,通过设计特定钢构件形状及加载形式,得到了预设的平面应力场。基于平面应力识别理论与方法和已搭建好的应力识别系统平台,通过轴向应力的识别过程实现应力-波谱参数的标定,提出平面应力识别的试验实施方法并完成了对预设平面应力场的识别,结果与应变计法吻合,验证了本文提出的平面应力识别方法的有效性。