冷弯薄壁构件具有自重轻、成型方式灵活、受力性能好、承载能力高、整体刚度大和抗震性能好等一系列优点,因此在土木工程、机械工程、航空航天工程等领域得到了广泛地应用。对于冷弯薄壁平槽型截面的杆件,当承受轴压荷载时,通常的失效形式为局部屈曲,整体屈曲和各个屈曲之间的交互屈曲。为了准确预测平槽钢杆件的极限承载力和失效形式,本文分别通过理论、试验和数值方法进行了研究,主要内容如下:(1)基于开口薄壁构件的非线性理论,推导出单对称截面的非线性平衡方程。本文以平槽型杆件承受轴力为基础,对高阶非线性项保存至三阶,并考虑了弯扭位移的耦合项和缩短效应等,得到了两端固结,一端固结、一端铰接,两端铰接,一端固结、一端自由的四种边界条件的非线性平衡方程,进一步得到槽型截面杆件大变形下的极限承载力。(2)建立了冷弯薄壁平槽钢杆件的弹性屈曲分析数值计算模型,开展了特征值算法和隐式弧长法数值计算分析研究。依据不同杆件的有效长度设置初始缺陷,得到冷弯薄壁平槽钢压杆弹性非线性屈曲极限承载力的准确计算结果。同时,研究了杆端约束、加载方式等因素对临界荷载和极限荷载的影响,并得到了薄壁平槽钢后屈曲失稳路径。此外,将数值计算结果与基于大变形的弹性理论解进行了比较,研究了两种数值计算方法对预测大变形整体屈曲的各种长度压杆承载力的适用性和计算精度。(3)为研究冷弯薄壁构件弹塑性极限承载力和失效形式,以轴压荷载下槽钢弹塑性屈曲试验为基础,研究了不同杆件长度、翼缘与腹板比值对失效形式和承载力的影响。结果表明:翼缘与腹板的比值较小,越易发生局部与整体交互屈曲;翼缘与腹板的比值较大,越易发生局部屈曲。发生局部屈曲的杆件,随着翼缘与腹板比值的增加,冷弯薄壁平槽钢柱在轴向压缩下的极限承载力增加。对于发生弹塑性屈曲失效形式的杆件,需要考虑长度对其失效形式的影响。即随着试件长度的增加,局部屈曲会发生在约束端附近,而非跨中位置;对于局部和整体交互屈曲杆件,需要考虑长度对其弯转方向的影响。(4)基于轴压下薄壁槽钢的弹塑性屈曲试验结果,开展了槽钢的非线性有限元屈曲分析,并在非线性屈曲分析的过程中引入了几何缺陷和初始转角,以此来讨论缺陷对承载力和失效形式的影响。结果表明:对于发生整体和局部交互屈曲失效形式的杆件,长度的初始缺陷从第一阶到第三阶屈曲模态一直起主导作用,厚度的初始缺陷对其影响作用也较大;对于发生局部屈曲的平槽钢,施加一阶和施加两阶的初始缺陷对极限承载力的影响不大,第三阶模态对较长杆件的极限承载力影响较大。当取杆件厚度的40%作为缺陷系数时,计算结果与试验值较为接近。构件的轴向位移和初始转角的比值影响着平槽钢杆件的承载力和失效形式,随着轴向位移和初始转角的比值增大,局部屈曲位置越向杆端约束处移动。(5)开展了薄壁槽钢弹塑性屈曲承载力的经典理论计算方法、中国冷弯薄壁钢结构技术规范中的有效宽度法、北美规范中的直接强度法和欧洲Eurocode 3规范中的屈曲承载力设计方法研究。与实验结果对比,分析了各国规范中常规设计方法的差异和计算精度,进而研究了理论计算及工程设计方法对预测薄壁压杆发生弹塑性屈曲承载力的适用性。