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随着钢材生产工艺的提高,加工性能优良的高强度钢材已在结构工程领域得到了越来越广泛的应用,但由于其材料力学性能与传统普通强度钢材有着明显差异,高强度钢材构件的稳定性能将受到重要的影响。为进一步完善高强度钢材钢结构设计方法,本文采用理论方法、试验方法和数值方法对高强度钢材工字形梁局部稳定性能及设计方法进行了系统深入的研究。主要完成的研究工作如下所述:(1)配合使用数学软件Matlab和Mathematica进行了板件的弹性屈曲分析,计算了198个独立弯矩和剪力作用下板件的弹性稳定算例,拟合得到了四边简支板件和四边夹支板件的的弹性屈曲验算公式;随后计算了132个三点加载作用下板件的弹性稳定算例,提出了弯剪加载腹板的弹性屈曲验算方法。(2)完成了15个高强度钢材工字形梁局部稳定足尺试验,其中包括5个纯弯加载试验、6个弯剪加载试验和4个局部压力加载试验,得到了高强度钢材板件的材性力学性能,以及不同加载方式下工字形梁的局部稳定性能。并将试验结果与国内外钢结构规范设计结果进行对比,研究了现行设计方法的适用性。(3)利用通用有限元软件ANSYS,建立了可以模拟高强度钢材材料力学性能、几何初始缺陷,焊接残余应力以及初始加载偏移等因素的精细化有限元模型,使用本文试验结果和国内外已有试验结果验证了有限元模型;并利用该模型,对纯弯、弯剪和局部压力加载下的工字形梁开展参数分析,研究焊接残余应力、局部几何初始缺陷、材料性能和板件宽厚比等参数对其局部稳定受力性能的影响。(4)利用曲率积分法,定性地分析了纯弯加载和弯剪加载下普通强度钢材和高强度钢材梁构件的不同弯曲受力性能;基于有限元计算结果,提出了高强度钢材工字形梁在纯弯加载下的延性计算公式,并依据欧洲钢结构设计规范的截面分类原则,提出适用于高强度钢材工字形受弯构件的截面分类方法。(5)完成了315个纯弯加载算例、600个弯剪加载算例和200个局部压力加载算例的有限元计算分析,并利用板件相关宽厚比概念,基于有限元计算结果和已有试验结果,分别提出了纯弯、弯剪和局部压力加载下的高强度钢材工字形梁局部屈曲后极限承载能力计算公式,并与美国、欧洲和中国钢结构设计规范进行了对比。