拱形钢结构由于其优越的受力特性广泛地应用于各种空间结构中。目前,拱形钢结构承载力设计理论研究还停留在不允许板件局部屈曲发生的阶段,相应的设计方法尚未建立。文本考虑板件的局部屈曲及屈曲后性能,研究焊接箱形截面和工形截面两铰圆弧拱的破坏机理与承载力设计方法。采用有限元数值分析方法,考虑各种荷载工况,基于大量的数值分析结果,建立了考虑钢拱局部屈曲影响的平面内稳定承载力设计方法。首先利用拱结构的壳单元模型,分别研究箱形截面和工形截面钢拱在考虑板件局部屈曲的弹性性能,包括线弹性屈曲和非线性弹性稳定问题。研究圆弧拱在考虑板件局部屈曲情况下的弹性屈曲模态和屈曲性能,分析钢拱矢跨比、几何长细比、腹板高厚比、翼缘宽厚比以及翼缘腹板板厚比对屈曲性能的影响。分析钢拱非线性弹性失稳模式,发现在板件屈曲的影响下钢拱的非线性失稳模式发生改变,由整体失稳转变为整体-局部相关失稳,同时弹性极限承载力降低显著。通过引入反映板件局部屈曲影响的钢拱弹性承载力折减系数,分析了各设计参数变化对钢拱非线性弹性承载力的折减情况。其次,采用大挠度弹塑性有限元法并考虑残余应力和几何初始缺陷的影响,研究了考虑板件局部屈曲的焊接箱形截面和工形截面两铰圆弧拱在各种荷载工况下的破坏机理,各设计参数对稳定系数的影响以及弹塑性极限承载力设计方法。计算结果表明:钢拱的破坏归结为整体破坏、局部破坏(剪切破坏)和相关破坏;把影响钢拱稳定系数的诸多参数(如矢跨比、几何长细比、腹板高厚比、翼缘宽厚比、截面高宽比、翼缘腹板板厚比以及屈服应力等)进一步凝练成与正则化截面高厚比与正则化钢拱整体长细比相关联的两个参数。最终,根据大量的数值算例计算结果,基于正则化截面高厚比与正则化钢拱整体长细比建立了考虑板件局部屈曲钢拱的稳定系数表达式。结合全跨水平均布荷载和半跨水平均布荷载的各种组合工况,进一步给出了焊接箱形截面和工形截面两铰圆弧拱的弹塑性极限承载力计算一般公式。