近年来,意外事故和自然灾害的频发以及以“911”为代表的恐怖袭击事件日益增多,使得建筑安全的研究成为热点。建筑钢结构除受恒荷载、活荷载、风荷载和温度荷载外,还易受到火灾、爆炸、飞行器撞击等偶然荷载的作用。在偶然荷载较大时,可直接摧毁建筑物,带来巨大经济损失和人员伤亡;而在偶然荷载作用较小时,对建筑结构产生的局部破坏又极易诱发结构的连续性倒塌。圆钢管以自身优良的力学性能和简洁明快的外形成为网架、网壳、管桁架、海洋平台等钢结构中最常用的结构钢型材。圆钢管一般作为轴力构件承受正常工作荷载、温度荷载,多处于轴向受压或轴向受拉状态。目前国内针对圆钢管抗冲击研究较少,且尚无规范进行规定,而国外相应的规范多针对海洋平台结构,可以看出对建筑圆钢管开展抗冲击研究具有重要的学术价值和工程意义。在钢管结构中,由于节点形式的多样性使得圆钢管具有多种约束形式;在现实工况中,撞击事故发生时圆钢管多处于正常工作状态,即圆钢管在承受轴向荷载时遭受到侧向冲击。已有的相关研究工作多以海洋平台结构圆钢管或输油输气圆钢管作为研究对象,而建筑用圆钢管与上述圆钢管存在较为明显的力学差别。鉴于此,本文以Q235B建筑用圆钢管为研究对象,开展了侧向冲击试验、有限元分析和理论分析等工作,具体研究内容如下:(1)圆钢管落锤冲击试验研究通过大型落锤冲击试验系统对圆钢管抗侧向冲击性能开展了104组试验研究工作,设计了适用于不同工况的试验加载装置和测量装置,对圆钢管动力响应过程进行了细致的描述。主要考察了圆钢管截面尺寸、跨度、冲击能量、冲击位置、约束形式和轴力等几个因素的影响,最终得到了圆钢管在侧向冲击下的动力响应和轴力作用机理。(2)圆钢管侧向冲击的有限元建模方法研究基于ANSYS/LS-DYNA对圆钢管在侧向冲击荷载下的有限元分析技术进行了研究,通过开展材料性能试验对三种常用的Q235B材料动态本构进行了拟合,对其在有限元分析中的适用性进行了探讨;在有限元模型验证的基础上,针对有限元建模中的网格尺寸、本构模型和冲击物简化等影响因素开展了敏感性分析,提出了圆钢管侧向冲击精细化的建模方法。(3)圆钢管侧向冲击的参数化分析基于ANSYS/LS-DYNA开展了圆钢管侧向冲击下的参数化分析工作,有限元分析按荷载工况分为无轴力作用圆钢管和轴力作用圆钢管两部分。考察了圆钢管截面尺寸、约束形式、冲击物形式和轴力形式的影响因素,得到了圆钢管在不同工况下的动力响应过程和失效模式。(4)圆钢管抗冲击失效准则和变形预测研究在试验和有限元分析的基础上,基于塑性理论对圆钢管在侧向冲击下的失效机理进行了研究,对圆钢管塑性凹陷区域进行了系统的研究,拟合得到了塑性凹陷区有效长度的经验公式;通过对圆钢管失效模式的总结,提出了圆钢管侧向冲击下的初等失效准则;最后拟合得到了圆钢管在侧向冲击下的变形预测公式,通过对比分析验证了本文提出公式的可靠性。