不锈钢具有超强的耐腐蚀性和优良的力学性能,是一种高性能的绿色建筑材料,应用于恶劣的腐蚀环境、重荷载和高外观要求的结构中具有不可替代的优势。近年来国内不锈钢结构的应用逐渐增多,但不锈钢材料的价格高于普通钢材,仍然制约了不锈钢结构的推广应用。不锈钢材料具有明显的应变强化性能,在冷加工过程中极易被强化,有效利用这种强化特性能够显著地降低不锈钢结构用量和造价,然而目前国内外对冷加工工艺对不锈钢结构性能影响的研究很少。本文以冷成型不锈钢结构为研究对象,重点研究冷加工工艺对材料、构件和节点性能的影响,通过理论分析、试验验证和数值模拟,旨在建立考虑冷加工效应的不锈钢结构设计方法,提高设计的准确性和经济性,为设计规程的修订提供可靠参考依据。本文中开展了以下三个方面的研究:(1)建立了不锈钢材料的本构模型及其参数变化规律,提出了折弯和辊弯构件中的残余应力分布模型和材料强化模型。进行了 7种不同预张拉状态下共49个材料力学性能试验,提出了一种三段式不锈钢材料静力本构模型,并获得了材料本构模型中参数的变化规律。进行了 8种截面共160个测点的残余应力测量、44个母材性能试验、24个折弯成型构件弯角区试验和94个辊弯成型构件中的材料性能试验。基于材料的本构模型和平面应变纯弯问题的假定,推导了折弯成型构件残余应力分布模式。基于试验数据,提出了辊弯成型构件中的残余应力分布模式。基于等效应变法,分别提出了折弯和辊弯构件中的材料强化模型。搜集了国内外相关的试验数据并与本文提出的材料强化模型进行对比,表明本文提出的模型具有较高的精度。(2)建立了考虑冷加工效应的受压和受弯构件设计方法。进行了 8种截面共23根轴心受压短柱、4种截面共24根轴心受压长柱和4种截面共8根四点受弯梁的试验研究,采用Abaqus建立了不锈钢板、受压和受弯构件的有限元分析模型,分析了冷加工效应和初始缺陷等因素对其受力性能的影响。基于圆管和方矩管受压构件整体屈曲的不同特征,分别建立了圆管和方矩管构件的整体屈曲柱子曲线,并基于切线弹性模量理论,建立了面向多种不锈钢材料参数的构件整体屈曲承载力的切线弹性模量法。提出了考虑材料应变强化的方矩管局部屈曲承载力的有效宽度法,并与方矩管整体屈曲柱子曲线结合,建立了方矩管局部-整体相关屈曲的计算方法。完善了考虑板件相互作用的方矩管受弯构件抗弯承载力的有效宽度法和直接强度法。将本文提出的设计方法与国内外相关的试验数据进行对比,表明本文提出的设计方法有较高的精度,经济性显著。(3)建立了考虑冷加工效应的不锈钢管K型相贯节点设计方法。进行了 6个方管相贯节点和5个圆管K型相贯节点试验,采用Abaqus建立了节点有限元分析模型,讨论了冷加工效应和焊缝等参数对节点承载力的影响。考虑材料强度影响,对圆管K型节点承载力计算公式进行了改进。基于塑性铰线理论,推导了方管K型相贯节点弦管受压翼缘-侧壁破坏的承载力计算表达式,并提出了材料强度影响系数,完善了方管K型相贯节点计算方法。搜集了国内外相关的试验数据并与本文提出的设计方法进行对比,表明本文提出的方法具有较好的精度。通过本文的研究,完成了同一批次不锈钢板退火状态下的性能、冷加工后构件中的冷加工效应、冷加工后构件和节点性能的全过程试验研究,并详细记录了冷成型工艺参数,获得了完整的试验数据,建立了一套考虑冷加工效应的不锈钢板件、构件和节点设计方法,提高了设计精度,显著地改善了设计的经济性,为不锈钢结构设计规程修订提供了参考。