工字钢梁在工业厂房中应用非常广泛,而平面外弯扭失稳是薄壁构件的主要失稳模式,比单独的扭转失稳和弯曲失稳要复杂的多。本文利用有限元软件,对单轴对称工字型钢梁的平面外稳定问题进行了研究,并且考虑了初始缺陷和两种残余应力分布模型,对不同工况作用下的工字钢梁进行了非线性弹塑性分析,主要涉及以下三个方面:(1)首先根据以往国内外规范规定了稳定系数的两种定义方式。建立有限元模型,算出跨中集中荷载作用下不同截面尺寸的构件的稳定系数,对弹性段和弹塑性段稳定系数的取值进行了研究,得出了不同宽厚比的构件在弹塑性段稳定系数的最大取值规律。以往稳定系数公式没有考虑单轴对称截面,本文求出不同截面尺寸的稳定系数曲线,通过拟合得到适用于单轴对称截面的稳定系数公式。公式中包含了体现截面宽高比、单轴对称率、荷载作用高度等影响因素,并改变有限元模型尺寸验证了公式的有效性;(2)对吊车梁两点轮压作用下的稳定问题进行了研究。首先通过能量法得到不同位置和轮距的两点移动荷载的临界弯矩,确定了跨中对称的两点荷载为荷载移动过程中荷载作用的最不利位置。推导出多种荷载组合作用下的弯扭屈曲临界弯矩,基于该临界弯矩建立等效弯矩系数的计算理论,得出了关于跨中对称分布的两点荷载作用下的临界弯矩表达式。以上一章节为基础,研究了两点荷载作用下钢梁的整体稳定问题。定义参数将两点荷载与跨中集中荷载以统一的形式表达,并将该参数体现在稳定系数计算公式中。建立有限元模型将有限元计算的结果与上一章公式的结果对比,验证了稳定系数公式同样适用于两点荷载工况;(3)在实际工况中,钢梁同时承受两个方向的弯矩以及因荷载偏心造成的扭矩,针对此问题现行钢结构设计规范还未有相关计算公式的规定,本文对该问题进行了研究。建立双向弯曲作用下钢梁的平衡微分方程,通过求解微分方程给出了考虑二阶效应的弯矩放大系数的精确解,并且用伽辽金法求出了包含扭矩作用时考虑二阶效应的弯矩方法系数的近似解。通过在y轴方向的弯矩项中引入放大系数分别构造不考虑扭矩和考虑扭矩的双向弯曲作用下的工字钢梁稳定验算公式,建立有限元模型验证公式的有效性,验算公式适用于不同的荷载作用点高度、不同宽高比和单轴对称率的截面,本文提出的公式可作为工程实践及相关研究参考。