蜂窝梁是上世纪兴起的一种新型钢构件,通过在腹板上开孔以达到节约钢材、减轻自重、造型美观的目的,近年来在国内外的应用越来越广泛。针对目前研究存在的不足,本文从试验分析、数值模拟、理论推导三个方面对矩形孔蜂窝梁构件力学性能进行研究。进行了两种方法的试验,以试验结果为标准创建有限元模型,并进行合理的理论推导,改进矩形孔蜂窝梁的费氏计算公式,为工程设计提供理论支持。考虑跨高比、约束条件和加载方式设计了20种矩形孔蜂窝梁模型,通过电测试验对加载方式和跨高比不同的蜂窝梁横截面正应力分布进行研究,并比较蜂窝梁与其原型实腹梁和当量实腹梁横截面正应力分布的区别,发现蜂窝梁横截面正应力不再符合平截面假定,而是呈曲线分布;小跨高比蜂窝梁在满跨均布荷载作用下墩心横截面正应力出现“反弯点”。引入光学2D-DIC和3D-DIC测量,得到蜂窝梁腹板的应力与挠度场,以电测法试验结果作为对照对光测法结果进行误差分析,发现试验中蜂窝梁Z方向位移较大导致2D-DIC测量精度不够;而3D-DIC测量为空间测量,精度更高、更适宜运用在本试验中;并总结了电测法、2D-DIC测量和3D-DIC测量各自的适用范围。对3D-DIC测量得到的蜂窝梁腹板范围的正应力、剪应力和竖向位移分布进行分析,发现两端简支蜂窝梁在均布荷载作用下,腹板正应力从支座到跨中逐渐减小;蜂窝梁Y方向挠度呈不平滑曲线分布;蜂窝梁约束越强,挠度曲线波浪状起伏越明显,3D-DIC测量精度越高。通过ABAQUS有限元分析软件建立蜂窝梁模型,与电测、光测试验结果进行比较,验证了模型的准确性;运用控制变量法,研究跨高比、孔高比、长高比和距高比对蜂窝梁应力、挠度分布的影响,发现蜂窝梁力学性能受跨高比和孔高比的影响较大,受长高比和距高比的影响较小,当长高比和距高比取值合理（4/7左右）时,可忽略其影响;蜂窝梁应力、挠度均随跨高比和孔高比的增大而增大。在费氏空腹桁架理论的基础上,考虑孔高比的影响,对均布荷载作用下蜂窝梁横截面正应力和剪应力分布公式进行改进;并以此为依据,改进了费氏挠度计算公式,提出了均布荷载作用下蜂窝梁跨中挠度的计算公式,经过比较,该公式在蜂窝梁跨高比较小、孔高比较大的情况下精度高于费氏挠度计算公式,对费氏空腹桁架法挠度计算进行了补充。