冷弯薄壁型钢（CFS）构件因其高强度重量比、易于成型以及适用于工业化预制和装配等特点，已广泛应用于工业建筑、楼盖和屋面檩条、货架立柱、模块化与预制建筑以及既有结构改造等领域 [[1], [2], [3], [4], [5], [6]]。近年来，随着城市更新持续推进和老旧住宅小区综合整治，既有住宅建筑加装电梯已成为增量改造工程的重要组成部分。如图1所示，冷弯薄壁型钢结构在外挂式电梯井道中展现出可观的应用潜力，而本研究所考察的带开孔唇边方箱截面是满足此类井道连接和构造要求的一种典型截面形式。
作为控制冷弯薄壁型截面稳定行为的关键构造特征，唇边可以增强翼缘自由边的转动约束刚度，提高畸变屈曲承载力，而开孔或穿孔则可能削弱板件之间的相互约束，改变屈曲半波数的分布和局部应力集中状态 [[7], [8], [9], [10]]。Martins等 [7,8] 对冷弯薄壁型钢柱的局部-畸变交互式屈曲进行了系统研究，并基于直接强度法（DSM）提出了相应的设计方法。He等 [9] 进一步考察了带唇边槽钢柱的局部-畸变-整体交互式屈曲行为，指出多模态交互式屈曲使得屈曲后路径和极限承载力的预测变得更为复杂。这些研究为理解冷弯薄壁型钢柱的屈曲机制和设计方法提供了重要基础。然而，现有研究主要集中在带唇边槽钢柱或常规加劲截面柱上，难以直接推广至带开孔唇边的方箱截面。
在工程实践中，为满足连接组装、减重和构造定位等功能需求，此类构件的唇边及其他区域常引入开孔。然而，开孔会减小有效截面面积，改变孔洞附近板件的局部刚度和应力分布，从而降低局部屈曲、畸变屈曲以及局部-畸变交互式屈曲承载力 [11,12]。Zhang和Alam [13] 对沿长度方向分布开孔的Σ形柱进行了试验研究，发现开孔改变了屈曲起始位置和破坏模式，同时降低了承载力。Wang等 [14] 对带有腹板开孔的高强度冷弯薄壁型钢槽钢柱进行了轴压试验，指出局部屈曲或畸变屈曲倾向于在开孔区域附近发生，且孔洞尺寸是影响极限强度的最关键因素。对于穿孔薄壁构件，Singh和Singh [15] 提出了基于DSM的穿孔冷弯薄壁型钢空心短柱设计方法，相关研究 [[16], [17], [18]] 表明开孔导致的削弱效应与加劲增强效应往往同时存在，使得此类构件的稳定性问题更加复杂。
在设计方法方面，DSM基于弹性屈曲参数预测构件极限承载力，无需迭代计算有效宽度，且能够涵盖局部屈曲、畸变屈曲、整体屈曲及其交互作用，因此已成为冷弯薄壁型钢构件设计的主流方法，并被纳入设计规范 [19,20]。然而，现有研究表明，对于具有复杂加劲截面的构件、穿孔构件以及受多模态交互式屈曲控制的构件，现行DSM的适用性仍存在一定局限性 [[7], [8], [9], [21]]。Aloko [19] 指出，复杂截面柱的屈曲模式识别和设计强度预测仍需进一步修正。对于带开孔唇边的方箱柱，唇边开孔的削弱效应、封闭或半封闭截面的约束效应以及加劲肋的增强效应共存，使其截面受力特性和屈曲模式的演变与常规腹板穿孔槽钢柱或空心短柱不同。因此，直接应用现有DSM公式可能导致承载力预测偏差，需要建立专门的设计方法。
综上所述，尽管冷弯薄壁型钢柱、穿孔构件以及基于DSM的设计方法方面已取得相当的研究进展，但针对带开孔唇边冷弯薄壁方钢柱的系统性研究仍然有限。具体而言，此类构件在轴压下的失稳机制、承载力形成机理和屈曲模式演变规律，以及长细比、截面几何参数、唇边开孔尺寸和加劲肋等关键因素的影响，仍有待进一步研究。同时，现行DSM对此类构件的适用性尚未得到充分验证。鉴于此，面向外挂式电梯井道的结构需求，本研究对带开孔唇边方形冷弯薄壁型钢柱的轴压屈曲行为进行了系统的试验和数值研究。在此基础上，评估了现行DSM对此类构件承载力预测的适用性，并提出了修正的基于DSM的设计框架和加劲肋放大系数，以提高承载力预测精度，从而为住宅改造实践中外挂式电梯井道冷弯薄壁型钢构件的设计与应用提供参考。
