钢骨架轻型屋面板作用下的门式刚架厂房,其屋面恒荷载通常取为1.5kN/m2,远高于传统压型钢板门式刚架厂房的0.5kN/m2,采用《钢结构设计规范》进行设计验算时,刚架梁、柱的设计截面往往过大,且大多不是由强度控制,而是由构件整体及局部稳定性的要求控制,工程造价大幅增加,既不经济亦不合理。同时,钢骨架轻型屋面板作为较大的质量源,刚架的重力二阶效应更为明显,刚架柱的柱顶侧移增大,刚架各构件产生的附加内力也会增大,还将增大地震工况下,作用于刚架结构的水平地震荷载,影响刚架的抗震性能。本文先对4榀门式刚架进行试验研究,接着建立相应的有限元模型,对其进行模拟加载,将有限元计算结果与试验结果进行对比分析,验证有限元模型的正确性。然后,对门式刚架进行参数化分析。最后,针对工字形轴压和压弯构件,引入折减系数,将《钢结构设计规范》的板件宽厚比限值公式进行适当放松,推导出新的限值公式。主要完成了以下工作:(1)对4榀门式刚架进行试验研究。将4榀刚架分为两组,第一组进行竖向力单独作用下的加载试验,第二组进行竖向力与水平力共同作用下的加载试验,观察并记录每榀刚架的破坏过程和特征。通过对结构位移数据与应变数据的分析,得到了门式刚架在竖向力单独作用及竖向力与水平力共同作用下的受力特性及极限承载力。(2)以刚架的加载试验为基础,利用有限元软件建立相应的有限元模型,并参照试验过程对有限元模型进行模拟加载,将有限元计算结果与试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的正确性。(3)利用有限元软件对门式刚架分别进行竖向荷载单独作用和竖向荷载与风荷载共同作用下的屈曲分析。通过改变刚架高跨比、梁柱翼缘宽厚比、梁柱腹板高厚比、竖向荷载大小等参数,分析了它们对刚架受力性能产生的影响。(4)对现行《钢结构设计规范》关于工字形轴压和压弯构件板件宽厚比限值的公式进行了详细的推导,在此基础上,针对规范公式的不足,引入折减系数,推导出与构件实际最大使用应力有关的工字形板件宽厚比限值公式,并与规范公式进行对比分析,为工程技术人员提供设计参考。