该成果属于土木建筑工程领域。钢结构是绿色建筑，也是国家大力倡导的建筑。钢管结构除具有钢结构自身优点外，还具有造型美观、节点形式简单、施工速度快、经济效益好等诸多优点，加之钢材轧制、冷热成型及焊接技术的发展，以及弯管、相贯切割等加工工艺的日趋普及和成熟，钢管结构在民用及工业建筑结构，尤其是在超高层、空间异形复杂结构、大跨度空间结构、高耸塔桅结构中有大量应用及广阔的应用前景。

国内外出现过多起高耸塔桅和大跨结构的倒塌事故，而目前又尚无统一且完善的对异形复杂结构的设计方法，使得此类结构在整体和构件的稳定性设计、复杂节点的承载力计算等方面严重缺失，因此需要对其进行深入的理论研究和关键技术开发。自1999年开始，在包括国家自然科学基金等多个项目支持下，本成果对钢管结构的构件稳定、整体稳定及数值模拟方法，复杂节点承载力等方面开展深入的理论和试验研究工作，有效解决了现代钢管结构应用中的多项关键技术问题。

本项目主要创新工作有：

（1）研究了钢管构件局部稳定和钢管构件屈曲后稳定承载力下降机理，采用改进后的塑性铰理论，构建了以三维空间薄壁梁柱单元为基础的钢管结构稳定分析理论体系，充分考虑结构和构件初始缺陷的影响，并计入节点的半刚性，编制了软件ADANS，可以直接对三维钢结构尤其是管结构进行整体稳定承载力分析和构件稳定设计。

（2）系统研究了三维空间钢框架层与层、整层柱柱相互支援以及变轴力柱失稳模式与机理，并提出设计方法、公式，编制程序。以此为基础重点研究了异形钢管柱空间筒体高耸结构的整体面外失稳机理，提出考虑群柱空间相互支援作用和面外环状桁架刚度需求的稳定设计方法。并于2004年首次将其应用于复合肥工业造粒塔，解决了复合肥工业造粒塔结构稳定和抗震设计难点，用钢量和建造时间均大幅节约。在项目实践的基础上，优化工艺布置研发出具有国际先进水平的第二代钢管格构柱方型复合肥造粒塔。

（3）对大跨管桁架结构、管索杂交结构、拱形管桁架结构的整体稳定承载力进行了理论和试验研究。建立材料本构和构件相关失稳的设计理论，编制程序，通过本构的变化可以直接对矩形管构件进行失稳分析；考察初始缺陷对结构整体稳定承载力的影响，系统的提出全缺陷下约束位移加载方法，并编制程序；基于抗连续倒塌思想，系统的提出空间结构，结构整体稳定数值计算方法，保证整体及构件稳定的构造设计措施，并建立了结构整体稳定性的多指标评估指导方法。

（4）对钢管空间复杂节点进行了大量的理论分析与试验研究，系统的研究了影响节点受力的各项因素，提出了改善力学性能和提高安全储备的设计原则及措施。研究了多管相交空间相贯节点的受力机理，提出了加强型套管节点等优化措施，并将成果直接应用于各类大跨空间结构中；针对易于节点连接的梭形变截面钢管柱，系统的研究了节点边界条件，楔率等对其稳定承载力的影响，提出了相关公式，解决了这类构件的稳定设计问题。

研究历时近二十年，由理论到实践，再由实践到理论，先后发表论文50余篇，EI收录20余篇，获得实用新型专利10余项，获得软件著作权4项，编写规程1部。先后培养博士研究生11名，硕士研究生22名，发表博硕士论文和研究报告44篇。系列成果成功应用超高层、复合肥工业造粒塔、大跨体育馆、机场航站楼等30多项实际中大型工程中，涉及20余家单位。如武汉600m绿地中心、西安咸阳机场二期扩建工程T3A航站楼、宝鸡市游泳跳水馆、河南福建等地造粒塔等项目，均取得了良好的社会效益和经济效益，直接节约工程造价共计约6000万元，提前投产产生的新增效益共计约3.5亿元。科技查新未见国内外类似成果，经中国建筑金属结构协会评价，专家一致认为：项目研究成果对于钢管结构在多高层、特种、大跨结构的发展具有重大的理论意义与实用价值，本成果总体达到国际先进水平，部分成果达到国际领先水平。