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本研究的主要作者包括Kaidong Wu、Xinyu Zhou、Cheng Huang、Zhe Xing、Ziheng Lu和Kuntao Quan。他们分别来自以下机构：天津大学国家地震工程模拟设施、河海大学土木与交通工程学院、伦敦帝国理工学院土木与环境工程系以及天津大学土木工程学院。该研究于2025年发表在《Thin-Walled Structures》期刊上，论文标题为《Stability of prestressed stayed I-section steel columns: Zones-based and intelligent design considering local buckling》。
本研究的主要科学领域为结构工程，特别是薄壁钢结构（thin-walled steel structures）的稳定性分析。研究聚焦于预应力支撑I型钢柱（prestressed stayed I-section steel columns）的失稳行为及设计方法。预应力支撑钢柱是一种高效的结构形式，能够在不需要复杂侧向支撑系统的情况下为大跨度公共建筑提供支持。然而，局部屈曲（local buckling）与整体屈曲（global buckling）的相互作用（即“局部-整体屈曲”）尚未得到深入研究，尤其是在焊接截面钢结构中，这种现象尤为复杂。因此，本研究旨在探讨局部屈曲对预应力支撑I型钢柱稳定性的影响，并提出相应的设计方法。
研究首先定义了预应力支撑I型钢柱的几何和材料参数。研究对象包括I型钢主柱、方形空心截面（SHS）横臂和不锈钢圆形拉杆。研究通过引入EN 1993-1-5中的有效截面（effective cross-section）来考虑局部屈曲的影响，并设置了不同的横臂长度比（α）和拉杆直径（φs）进行研究。
研究进行了预应力支撑I型钢柱的机械试验，并开发了经过验证的有限元模型（FE model）。实验装置包括液压执行器、线性可变差动变压器（LVDT）和应变计，用于测量轴向载荷、位移和应力。有限元模型采用Abaqus软件进行建模，使用S4R壳单元模拟I型钢主柱，B33梁单元模拟横臂，T3D2桁架单元模拟拉杆。通过实验数据对模型进行验证，确保其能够准确预测结构的失稳行为。
研究通过线性屈曲分析确定了预应力支撑I型钢柱的屈曲模式，并引入有效截面修正了传统的预应力区域（prestressing zones）。随后，通过非线性稳定性分析，研究了局部屈曲对结构稳定性的影响。结果表明，非线性稳定性与主导的整体屈曲模式密切相关，且局部屈曲显著的情况下，结构对拉杆尺寸、横臂长度和预应力水平的敏感性较低。
基于修正的预应力区域，研究提出了两种设计方法：一种是基于预应力区域的显式表达式设计方法，另一种是基于人工神经网络（ANN）的智能设计方法。通过对两种方法的比较，研究发现ANN模型的设计方法具有更高的鲁棒性和准确性。
研究发现，预应力支撑I型钢柱的屈曲模式可分为两种：模式1（反射对称）和模式2（旋转对称）。局部屈曲显著的情况下，屈曲模式对拉杆尺寸和横臂长度的敏感性较低。
通过引入有效截面，研究修正了传统的预应力区域，并发现局部屈曲会降低截面刚度和结构的自约束效应，从而导致实际承载能力低于理论预测值。
研究表明，局部屈曲显著的情况下，结构的后屈曲行为对拉杆尺寸、横臂长度和预应力水平的敏感性较低。此外，模式1主导的情况下，实际最佳预应力水平约为理论最佳预应力水平的两倍，而模式2主导的情况下，实际最佳预应力水平与理论值接近。
基于预应力区域的设计方法适用于预应力水平高于实际最佳值的情况，尤其是在模式2主导的情况下，但其设计精度和可靠性对结构参数较为敏感。相比之下，ANN模型的设计方法在广泛的参数范围内表现出更高的鲁棒性和准确性。
本研究通过实验和数值模拟，深入探讨了局部屈曲对预应力支撑I型钢柱稳定性的影响，并提出了两种设计方法。研究结果表明，局部屈曲显著改变了结构的失稳和后屈曲行为，且实际最佳预应力水平与主导的屈曲模式密切相关。基于预应力区域的设计方法适用于特定情况，而ANN模型的设计方法具有更高的通用性和准确性，未来可进一步开发为智能设计模块。
本研究还提供了详细的实验装置和有限元建模方法，为后续研究提供了参考。此外，研究数据和分析方法可通过进一步开发应用于其他类型的预应力支撑结构。
以上是对该研究的全面报告，涵盖了背景、流程、结果、结论和亮点，旨在为相关领域的研究者提供详尽的参考。