钢结构所用的钢材都是塑性比较好的材料，在拉力作用下，应力—应变曲线在超过弹性后有明显的屈服点和一段屈服平台，然后进入强化阶段。传统的钢结构设计，以屈服点作为钢材强度的极限，并把局部屈服作为承载能力的准则。但是，钢材的塑性性能在一定条件下是可以利用的，简支梁可以允许塑性在弯矩最大截面上发展；连续梁和框架结构允许在结构中出现塑性铰以及继之而来的内力重新分布。 结构的弹塑性设计是以理想的弹塑性材料组成的结构体系为研究对象，研究弹性阶段以外结构内力与变形的变化规律，确定结构的破坏模型与相应的极限承载能力，从而得到经济合理的设计。 随着近几年来弹塑性理论的发展，弹塑性控制的研究成果已应用于许多领域。钢结构的弹塑性设计是利用材料的塑性性能，取结构在荷载作用下的极限状态，以整个结构承载能力耗尽时的荷载为界限，以充分发挥材料的潜力。 箱形类金属结构在桥梁施工、重型起重机械、煤矿机械等工程领域中普遍采用，此类结构具有断面形状比较规则、结构紧凑、稳定性好、承载能力大等特点。对箱形梁结构的弹塑性控制设计的研究，能充分发挥材料的强度潜能和改善结构承载的特点，达到降低结构的重量和制造成本的目的。 通过对钢结构材料的性质及其特点的分析，得出了钢结构的性能是弹塑性的结论。同时，钢箱梁承受静态荷载，结构的强度计算基本以在各种荷载工况条件下的静力分析为主，其性能主要由静强度条件和刚度条件决定。因此，对箱形梁的弹塑性控制设计是可行的。箱形梁的弹塑性控制设计是保证箱梁的强度、刚度和稳定性的前提下，提高其承载的能力；通过在设计和制造、安装过程中采取相关措施，保证结构能够采用塑性设计所需的条件，可以使得箱形梁弹塑性结构满足各种使用条件。 本论文提出了钢结构塑性设计对于用材的要求。用于弹塑性设计的材料必须具有足够的变形能力，往往把具有明显屈服平台的材料视作理想的弹塑性体，如工程中常用的Q235、16Mn等都是理想的弹塑性材料。塑性设计时，忽略了材料的硬化阶段，主要是为了使计算简化，硬化阶段的存在为塑性设计提供了额外的储备，而且材料必须具有一定的应变硬化，才能达到形成机构的极限状态。 从材料的应力—应变关系出发，建立了理想弹塑性梁的弹塑性弯曲方程，分析了梁在经历弹性、弹塑性以及完全塑性条件下的截面弯曲与曲率的关系，这是建立塑性分析的基础。从而得出了在弹塑性状态下，梁不同截面经济合理的程度主要取决于其塑性抵抗矩与弹性抵抗矩的比值，即截面的形状系数。 钢结构受弯构件一般都具有较好的塑性性能，在塑性设计中可以充分地利用受弯构件的这一性能，提高其承载能力。但应该注意到，与受弯构件塑性性能的利用伴随而来的是结构变形的增大，进而可能引发刚度和承载问题，即由于过度变形而不适于继续承载。因此，构件塑性性能的过度利用，很容易导致过度塑性变形问题，对过度塑性变形的控制，对于妥善处理塑性性能的利用与塑性变形的限制这一矛盾，具有重要的实际意义。 本论文还分析了在复杂应力作用下钢箱梁的极限应力。分别分析了轴向压力对截面塑性弯矩的影响，以及在弯矩和剪力共同作用下形成塑性铰的过程中，如何考虑剪力影响的问题。 塑性分析的直接目的就是要寻求结构承载能力的极限状态与确定相应的极限荷载。在前面分析的基础上，将极限承载能力的计算方法以及虚功原理应用到塑性分析中，来确定梁所能承受的极限荷载。 另外，对于箱形梁的设计，除了保证其强度、刚度条件以外，更重要的是保证梁在整个受力过程中的稳定性。因此，在塑性设计中，必须采取有效措施确保梁的各个塑性铰截面达到所需的转动而不过早地失稳。本文通过比较塑性状态下和弹性状态下梁失稳的不同特点，在构造上对箱形梁提出了更严格的控制要求。