钢结构构件壁薄而修长,在外力作用下常易产生翘曲扭转变形,设计不合理将会导致空间失稳。针对翘曲变形,这种薄壁构件特有的变形形式,必须利用一套不同于实体构件的分析理论对其进行分析和计算。传统的“瓦格纳-符拉索夫理论”开创了相关理论的先河,至今仍影响着各国研究工作的进行。然而,随着传统理论复杂性带来应用上的困难问题逐渐显露,相继有学者提出了新的分析理论,“泛义弯曲理论”即为其中之一。该理论用更为宽松的“中直线假定”替代传统理论中的“刚周边假定”,相应的分析结果更符合实际。本论文基于新理论,对开口薄壁梁柱的空间稳定性进行研究,主要完成了以下几个方面的工作:①以开口三板型截面薄壁梁柱为对象,对“泛义弯曲理论”的基本原理进行介绍,在验证其正确性的同时展示其巨大效益。新理论新创建了弯矩矢量和转角向径两大物理量,借此将构件的空间内力平面化、空间变形一维化;列出了薄壁构件内、外双力矩平衡方程,指出翘曲正应力和双力矩是薄壁构件的主导力因素;新建了薄壁构件截面内力和变形的速算法“动态坐标法”,该方法将构件发生的空间变形合成为绕转动中心轴的转动,将传统理论中四项应力叠加式合成为一项统一计算公式,极大地加快了计算速度;提出了薄壁构件构件层次的拉弯比拟法,指出自由扭转刚度在构件的一阶内力和变形的计算过程中可以暂时略去,如此可以全面移植“平面弯曲理论”中的相应成果,极大地简化了计算过程。②基于“泛义弯曲理论”展开对开口薄壁梁柱空间屈曲问题的研究。首先,基于新理论,以转动中心为简化中心,导出了薄壁梁柱空间屈曲的控制方程,并反演出临界力统一公式及相应的转动中心坐标公式。由空间屈曲控制方程,结合历史上对瓦格纳效应及系数的定义的相关讨论,澄清了瓦格纳效应及系数的概念及计算思路,揭示了其具有的诸多力学特性和工程应用价值。其次,利用转动中心联线形成的转心三角形,揭示出临界力及相应屈曲模态的正交特性,该特性为后续二阶分析中变形的正交分解后单独进行放大再叠加的放大系数法的应用提供了理论基础。最后,对各种截面形式的开口薄壁构件进行大量的计算后绘制出临界力与长细比关系曲线和转心三角形,从中揭示出开口薄壁梁柱空间屈曲特性。③确定开口薄壁梁柱二阶分析中将要涉及的重要参数,为后续二阶分析提供条件。类比平面初始缺陷的选取并结合薄壁构件的空间屈曲特性,提出薄壁构件空间稳定初始缺陷的选取方法。讨论了基于临界力及相应屈曲模态的正交特性如何把薄壁梁柱的初始变形和一阶变形正交分解为三个独立变形的方法。根据内、外双力矩的平衡方程导出相互独立的三种变形的转角放大系数,提出了统一放大系数的概念。从最基本的扭转问题出发,推导简单荷载作用下的考虑了自由扭转刚度的内力和变形计算公式,从中寻找出自由扭转刚度的二阶效应规律。初步提出计算薄壁构件截面二阶应力的方法,解决传统理论中无法将双力矩项正确引入二阶应力计算公式的问题。④基于边缘屈服准则绘制开口薄壁梁柱空间稳定系数与长细比关系曲线,揭示构件发生空间失稳时的诸多特性。从柱子曲线理论的研究进程出发,从众多稳定判定准则中选取简单且实用者,即采用边缘屈服准则,对多种截面形式且考虑了空间初始变形的开口薄壁构件空间稳定承载能力进行计算,将计算结果绘制成曲线,从中揭示构件发生空间弯扭失稳时的诸多特性。特别指出了两板型截面构件特有的失稳模式——扭转剪切失稳产生的根本原因。最后,初步讨论残余应力和弹塑性对压杆空间稳定性的影响。⑤利用ANSYS有限元软件对前述开口薄壁梁柱空间稳定分析结果进行验证。对多种截面形式的薄壁构件进行一阶分析和特征值屈曲分析结果表明,本论文提出的分析方法正确。在原有的特征值屈曲分析的模型中引入构件的几何初始缺陷,利用弧长法绘制荷载-位移曲线并获得压杆的极限承载力,将其与前文中的空间稳定分析的结果进行对比后发现:两板型截面短杆确实存在剪切失稳现象,但新方法中的压杆尤其是较短压杆空间稳定分析结果与有限元分析结果相比偏于保守,因此必须对新方法中的空间稳定校核公式进行修正,提出新的实用校核方法。⑥将基于“泛义弯曲理论”的开口薄壁梁柱空间稳定分析结果在工程中进行初步推广应用。将基于边缘屈服准则的空间稳定校核公式变换为临界应力的表达形式,并类比平面稳定问题中的处理方式,提出合理的开口薄壁梁柱的空间稳定校核方法——虚拟弹性逆算初弯扭法。鉴于现今缺少构件空间初始缺陷的科学统计资料,初步提出实用计算方法——折算长细比法。使用该方法对T形截面钢压杆的空间稳定性进行讨论,消除传统校核公式和理论分析方法带来的分歧,并按照新方法对现行规范中存在的问题进行初步修正。总的说来,本文所作的工作是:简述并验证统一计算理论、推导空间屈曲临界力及屈曲模态的统一计算公式、理顺基于边缘屈服准则的空间稳定系数的统一计算步骤和提出实用的空间稳定统一校核方法。当然,上述对开口薄壁梁柱的空间稳定性的研究目前只处于理论阶段,尚缺乏有关初始缺陷资料的积累,以及大量实际工程的检验。本文从理论方面为薄壁构件空间稳定研究开创一种新思路,供规范修订参考。