工形截面腹板开洞钢拱近年来在实际工程中的应用越来越多。作为一种新型结构形式,其外形美观,结构上承载效率高,建筑功能上方便通过管线,它结合了拱和开洞构件的特点,近几年越来越得到工程设计师的青睐。钢拱的稳定性能一直是设计时的重点和难点,钢结构失稳发生突然,破坏性大,后果严重,因此需要对钢拱的稳定性进行更为广泛深入的研究,以保证设计的可靠性。而由于腹板开洞钢拱构件自身的特点,在稳定性方面存在一些问题,需要更加深入的研究。本文主要完成的工作如下:(1)基于能量虚功原理建立平面内屈曲平衡微分方程,推导了钢拱平面内弹性屈曲荷载表达式,针对实腹钢拱平面内经典理论中的两个假设进行讨论,得出在不同假设情况下弹性屈曲系数K的表达式,并进行对比。(2)当板件为两加载边简支,两非加载边固定时,得到单向均匀受压实腹板弹性屈曲系数。在实腹板弹性屈曲的基础上,利用有限元数值模拟,研究开洞半径和净间距对板件弹性屈曲荷载的影响;引入削减系数,考虑孔洞半径和净间距的影响,得到开洞板在单向受压时的弹性屈曲系数表达式。(3)通过弹性屈曲分析,得到钢拱弹性屈曲模态。钢拱弹性屈曲形态分为平面内整体反对称失稳和腹板局部屈曲失稳两类,钢拱几何长细比和腹板高厚比都对弹性屈曲形态有着影响;通过建立孔洞优化函数,对考虑腹板屈曲时孔洞进行弹性屈曲分析,得到孔洞优化的建议值。(4)通过弹塑性分析,研究考虑腹板屈曲时钢拱的破坏机理,并与只考虑整体屈曲钢拱的破坏机理进行对比,发现腹板屈曲对钢拱整体的稳定有明显的折减作用,而且钢拱的破坏形式由整体失稳转为相关的破坏形式;研究几何长细比、矢跨比、腹板高厚比、翼缘腹板板厚比、翼缘宽厚比等几何因素在不同荷载工况下,对考虑腹板局部屈曲的钢拱承载力的影响。(5)提出钢拱在纯压和压弯作用下的建议设计公式。引入正则化腹板高厚比,将腹板屈曲的影响考虑进去,引入折减系数和等效系数,通过数值模拟得到纯压下钢拱的稳定系数建议设计公式;在纯压荷载的基础上,类比直构件梁柱,提出压弯作用下的建议设计公式。(6)对考虑腹板屈曲时有面外支撑的开洞钢拱进行弹性屈曲分析。分析有单个支撑时的屈曲模态,比较考虑腹板屈曲时钢拱的屈曲模态与只考虑整体屈曲时钢拱屈曲模态的异同;研究支撑位置、数量和几何参数对弹性门槛刚度、弹性屈曲荷载的影响。