近年来,随着“装配式建筑”的提出,钢结构在建筑行业得到迅速发展。相比热轧钢材,冷弯薄壁型钢具有构件轻巧、截面多样化等特点,具有很大的应用价值。本文借鉴钢框架结构体系及轻钢龙骨体系的特点,构建了适用于多层或高层结构住宅的新型组合截面冷弯薄壁型钢框架结构体系,提出适用于该体系具有高承载能力的多卷边组合闭口截面立柱,并结合CUFSM有限条软件对立柱截面抵抗局部和畸变屈曲的能力进行优化,基于优化截面,开展了多卷边组合柱受力性能试验研究,建立了模拟多卷边组合柱受力过程的精确有限元分析模型,并对影响多卷边组合柱屈曲性能的长细比、宽厚比、螺栓间距、偏心受力状态等关键因素进行了参数化分析。最后,提出了适用于多卷边组合柱轴心受压与偏心受压状态下屈曲承载力的直接强度法计算公式。通过上述研究,主要结论如下:(1)多卷边组合闭口截面,由四个相同的冷弯薄壁型钢柱肢通过加入垫板,采用高强螺栓连接的方式组合而成。通过CUFSM有限条软件进行优化后的多卷边组合截面抵抗局部屈曲、畸变屈曲的性能优越。采用该截面形式的多卷边组合柱具有重量轻、承载力高的特性,适合应用于多层框架住宅中。(2)试验结果表明:偏心方向对多卷边组合柱试件的破坏模式影响很大,在弱轴上偏心时试件发生局部压溃的现象,未发生整体弯曲,而轴心受压、强轴上偏心和双向偏心受压试件则发生整体侧向弯曲破坏;多卷边组合柱除破坏截面外的其余区域未出现明显的板件鼓曲的局部屈曲现象。(3)长细比、宽厚比、螺栓间距和偏心受力状态等因素对多卷组合柱的屈曲模式、初始刚度和极限承载力影响较大。尤其,立柱的截面利用率随板件宽厚比的减小而提高,当板件宽厚比在21.1~25.0范围时,截面利用率达到最大并趋于稳定;与完全连接截面相比,螺栓间距越大,其极限承载力下降越多,以螺栓间距为500mm时的屈曲承载力为基准,给出了轴压试件承载力与螺栓间距、长细比相关的修正系数β;立柱极限承载力随偏心距的增大而降低,偏心距相同时,随偏心角的增大而提高。(4)北美规范(AISI S100-2012)中直接强度法公式对常用范围内的轴心受压多卷边组合柱整体屈曲承载力计算偏于不安全,依据分析结果,给出了修正系数γ;对于绕强轴、弱轴受弯的多卷边组合柱,北美规范对螺栓间距为500mm时的整体屈曲承载力计算结果与实际符合较好,不需要修正,并以此为基准,提出了多卷边组合柱绕强轴、弱轴受弯屈曲承载力与螺栓间距相关的修正系数β_x、β_y。(5)北美规范对于多卷边组合柱局部屈曲承载力的计算结果与实际偏差较大,规范计算值均相当保守。基于分析结果,拟合了适用于多卷边组合柱轴心受压、绕强轴、弱轴受弯的直接强度法公式,并对公式进行组合,得到立柱偏心受压状态下的直接强度法公式。将拟合公式计算值与试验值、有限元分析结果进行对比,结果表明:本文拟合的直接强度法公式能够较好地预测常用多卷边组合柱在轴心受压和偏心受压状态下的屈曲承载力。