轻钢结构具有轻质高强、环保节能、施工方便等特点,契合我国大力发展装配式建筑和绿色建筑的需要,具有广泛的应用前景。由于我国对于轻钢结构研究起步较晚,相较于欧美等发达国家,我国轻钢结构相关的规范标准亟待完善。为此,本文针对孔洞参数对腹板开洞立柱弹性屈曲临界荷载和极限荷载的影响、腹板开洞轻钢立柱轴压设计方法、腹板开洞组合墙体抗剪性能、腹板开洞组合墙体保温性能展开研究。主要内容与结论如下:1、利用有限元数值模拟软件ABAQUS建立了立柱屈曲分析和非线性屈曲分析有限元模型,并利用文献中试验和仿真数据对其进行验证。在此基础上,分析了简支和固支工况下孔洞宽度、孔洞长度、孔洞数量、孔洞位置对腹板开洞C型轻钢立柱弹性屈曲临界荷载和极限荷载的影响。得出以下结论:(1)简支工况和固支工况下孔洞对立柱弹性屈曲临界荷载和极限荷载的影响规律基本一致。(2)当孔洞宽度较小时,立柱弹性局部屈曲临界荷载随孔洞宽度增加而略有减小;当孔洞宽度较大时,立柱弹性局部屈曲临界荷载随孔洞宽度增加而变大。对于短立柱(柱长<2倍的畸变屈曲波长),随孔洞宽度的增加,立柱弹性畸变屈曲临界荷载变大;对于长立柱(柱长≥2倍的畸变屈曲波长),孔洞宽度对立柱弹性畸变屈曲临界荷载的影响较小。孔洞宽度对立柱弹性整体屈曲临界荷载没有明显影响。立柱弹性局部屈曲临界荷载随孔洞长度增加增加;长立柱弹性畸变屈曲临界荷载随孔洞长度增加减小,短立柱弹性畸变屈曲临界荷载随孔洞长度增加先增加后减小;孔洞长度对立柱弹性整体屈曲临界荷载没有明显影响。孔洞数量和孔洞位置对立柱弹性局部屈曲临界荷载、弹性畸变屈曲临界荷载以及弹性整体屈曲临界荷载均没有明显影响。(3)孔洞宽度的增加会使得立柱极限荷载有明显折减,最大可达33%,且受力分布有明显变化;孔洞长度的增加也会使得立柱极限荷载有折减,但不超过10%;孔洞数量和孔洞位置对立柱极限荷载均没有明显影响。2、利用有限元数值模拟软件ABAQUS分别研究了C型轻钢立柱在畸变屈曲、整体屈曲和局部屈曲时孔洞宽度对其承载力的影响规律,并基于未开洞立柱直接强度法提出了腹板开洞立柱直接强度法H-DSM。得出以下结论:(1)H-DSM计算开洞立柱承载力时无需确定开洞立柱弹性屈曲临界荷载,只需计算相应未开洞立柱承载力和孔洞影响系数,由此简化了计算步骤,并统一了直接强度法对于开洞立柱和未开洞立柱的设计流程。(2)H-DSM对于开洞立柱承载力的计算不仅具有较高的准确性,而且同时适用于简支工况和固支工况,为设计人员提供了灵活的选择。(3)H-DSM的计算思路,对于其它腹板开洞冷成型钢构件(如托梁)的研究也具有参考价值。3、利用有限元数值模拟软件ABAQUS建立组合墙体抗剪分析模型,并利用试验数据对其进行验证。然后以本课题组新型组合墙体W89-1为研究对象,对腹板开洞后新型组合墙体的抗剪性能进行研究。得到以下结论:(1)在组合墙体龙骨立柱腹板布置不同宽度、不同数量、不同长度的孔洞时,墙体抗剪性能基本不发生变化。(2)不论是采用非加强边柱的组合墙体还是加强边柱的组合墙体,龙骨立柱腹板开洞对其抗剪性能均没有明显影响。4、利用有限元数值模拟软件ABAQUS建立组合墙体三维传热分析模型,并利用试验数据对其进行验证。然后以本课题组新型组合外墙W140-11为研究对象,对其保温性能进行研究,并给出了适用于该组合墙体的孔洞布置方式。得到以下结论:(1)新型组合墙体W140-11在室内侧布置夹心墙板的方式可以有效阻止室内热量散失,提高墙体保温性能。(2)根据《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2018,本课题组的新型组合外墙W140-11在龙骨立柱未开洞时可以满足严寒地区建筑层数超过三层且建筑体形系数不大于0.3和建筑层数不超过三层且建筑体形系数小于0.55建筑的保温要求;在龙骨立柱腹板按本文给出的4种孔洞布置方式开洞时则能满足所有层数和体形系数建筑的保温要求。