薄壁结构以其轻质、吸能效率高、可设计、多功能等特性作为主要支撑与吸能防护结构广泛应用于交通运输、航空航天、能源等工程领域。然而，单个薄壁存在结构吸能性差、多个薄壁结构组装成的系统存在拆装困难、无法实现多向自锁等问题。因此，研究能够实现可拼装、可扩展、全方位自锁的新型吸能防护结构十分必要。本研究提出了一种新型工字型薄壁结构，从结构设计、力学性能表征等方面开展相关研究。主要包括以下三个方面：首先，受古代铆接结构的启发，提出了工字型薄壁结构及其全方位自锁系统的设计方法，基于 3D 打印技术制备了 PLA材料工字型薄壁结构，并对单个结构进行组装验证了系统的全方位自锁性。其次，通过实验研究了工字型薄壁结构的准静态压缩力学性能，建立了结构准静态压缩工况的有限元模型，模拟结果与实验结果吻合较好，验证了有限元模型的正确性。最后，通过有限元方法研究了工字型薄壁结构全方位自锁系统的承载力、变形模式和吸能性，对结构的厚度、斜梁尺寸进行了参数化研究。为了适应不同的使用环境，设计了倾斜和内凹工字薄壁结构及其自锁系统。