随着社会进步和日益严峻的防恐形势，人们对于大型公共建筑和防护结构的安全设计有了更高标准的要求。然而不幸的是，在国内外媒体的诸多报道中，海啸、地震、台风、恐怖袭击等自然或人为灾害可能对这类建筑造成十分严重的破坏。构件在冲击载荷下的力学分析和试验研究推动了能量吸收装置的快速发展，已被大量应用于汽车、建筑、航天和军事工业等领域。柱子作为建筑结构的主要承重和抗侧构件，在冲击类强动载荷作用下引发的失效将导致大规模的人员和财产损失，针对其开展试验研究日益受到重视。然而，轴力在柱结构变形过程的渐弱效应以及对结构响应有巨大影响的弯矩作用的问题一直少有研究。
　　本文应用试验、数值模拟、分析讨论等手段研究预加轴力作用下完好、缺陷钢柱跨中承受横向集中冲击荷载时的动力响应和垮塌行为。其主要内容体现在以下三个方面：
　　（1）通过系统试验研究集中冲击荷载作用下预加轴力的完好、缺陷钢柱的动态响应机制及构件的垮塌行为。试验选用Q235的钢板材料进行加工制作长条形试件，对试件跨中施加不同速度的横向集中冲击荷载。配合高速相机，拍摄高速冲击试件的整个变形过程。通过高速相机的照片和测量工具的测量确定试件的动力响应和最终变形。分别研究在不同的静态轴力作用下，试件跨中受到不同速度的横向冲击时的试件垮塌行为。得出钢柱结构的变形强烈依赖于冲击速度（输入动能）的量值和预加轴力。不同预加轴力的试件在相同的冲击速度（输入动能）下，跨中位移（挠度值）随着轴力的增加而逐渐上升。试件的临界垮塌速度随预加轴力的增加而逐渐下降。
　　（2）通过通用有限元程序ABAQUS对完好钢柱的动力响应进行数值模拟，分析响应过程中轴力、弯矩的变化规律，并结合塑性耗能特点，发现试件垮塌前后所产生的塑性铰的变化与移动规律。试件受冲击的瞬间，轴力和弯矩同时起作用，且随时间的增加，轴力在滑动端所起作用逐渐上升，最终滑动端的移动完全由轴力主导响应。沿柱子高度方向上单一或几个截面形成塑性铰是结构垮塌的必要条件。试件存在速度敏感区，在试件滑动端预加轴力的钢柱试件受冲击作用时发生垮塌的临界速度随着预加轴力的提高而逐渐减小。
　　（3）通过相同方式的系统试验和有限元程序对缺陷钢柱的动态响应机制及垮塌行为进行研究。在相同轴力条件下，存在缺陷的试件的垮塌临界速度比完好试件的垮塌临界速度明显降低。在不同的静态轴力作用下，通过对不同缺陷类型的试件跨中施加不同速度的横向冲击，得到缺陷试件整个响应过程中轴力、弯矩以及塑性铰的变化与移动规律。试件在缺陷位置处出现明显的应力集中并形成塑性铰，由于缺陷对于垮塌过程中轴力和弯矩的影响明显，所以对于试件垮塌后的塑性变形影响更加强烈。
　　本研究为深入理解钢柱结构受到冲击动力行为提供了试验和理论支持，并为准确设计和理论评估此类结构形式奠定了基础，提供了新思路。