结构轻量化在工程领域一直倍受重视,具有高技术含量和高附加值的大型邮轮是我国船舶工业结构转型升级的重点方向,如能将复合材料用于邮轮顶端上层建筑可有效降低邮轮的空船重量和重心高度,有利于提高邮轮的经济性和快速性。邮轮上层建筑主要为大跨距高腹板框架式结构,且为了穿过管路和线缆,在梁的腹板开孔较多,而复合材料在大型船舶和大跨距结构上的应用经验不足,相关法规规范尚不完善。本文结合试验与数值仿真对玻璃纤维增强复合材料(以下简称复合材料)高腹板帽型梁及帽型梁加筋板架结构强度问题进行研究。总结学习不同规范对钢材及复合材料高腹板梁的要求,以及对梁腹板开孔的相关规定。设计三点弯曲试验,研究复合材料帽型梁弯曲性能,并基于Hashin失效准则,利用有限元渐进损伤分析方法,将仿真与试验结果对比,分析复合材料帽型梁失效模式。然后研究帽型梁腹板开孔极限承载能力影响,分别讨论了开孔密封加强、开孔形状、孔边距、孔径大小等参数对极限强度的影响,对复合材料帽型梁开孔设计提出合理建议。结合帽型梁极限强度研究结果,分析帽型梁铺层厚度、腹板高度等因素对复合材料帽型梁加筋板架强度的影响。最后以邮轮上层建筑甲板板架为例,建立钢材和复合材料两种板架模型,对比二者的力学性能和结构重量,通过对复合材料板架改进设计,从力学性能角度证明复合材料替代钢质材料作为邮轮上层建筑甲板结构具有可行性。