钢管桁架结构是在网架结构的基础上发展起来的一种更能充分利用材料特性,同时将人们对建筑物功能、美观要求与经济效益完美地结合在一起的结构形式。本文利用ANSYS8.1进行建模,采用一致缺陷模态法考虑初始几何缺陷的影响,用弧长法追踪结构平衡路径全过程,研究了钢管桁架梁、拱及刚架的静力稳定性能,明确了结构的破坏机理和失稳模态。在此基础上,通过正交试验对上述几种管桁架结构进行了多参数、多水平分析,得到对结构稳定性影响显著的参数,进而进行单参数分析,从中得到了一些有用的结论:(1)截面宽高比、梁端约束形式和高跨比对桁架梁平面外稳定影响显著;截面宽高比对桁架拱平面内和平面外稳定影响显著;截面宽高比、高跨比和杆件截面对格构式刚架平面外稳定影响显著。(2)由于管桁架面内外截面刚度相当,且抗扭刚度较大,故桁架梁在面内荷载作用下的失稳模式是稳定的分枝型弯扭失稳。(3)初始几何缺陷对桁架拱全跨和半跨均布荷载作用下的平面内稳定性能影响显著,但对受跨中集中荷载作用的桁架拱的前屈曲路径和极限承载力影响很小。(4)全跨均布荷载作用下,随着高跨比增大,桁架拱平面外承载力增大,当高跨比介于1/40和1/25之间时,结构承载力增长率最大;当结构矢跨比f/L在0.2左右时,桁架拱的平面外稳定承载力最大。(5)参数分析结果表明,约束跨中节点的平面外位移对提高管桁架结构平面外稳定承载力十分有效,当平面外支撑个数大于3时,再增加支撑对提高承载力的效果已不明显。本文另通过对桁架梁计算结果的回归分析,得到了在设计中判断桁架梁是否会发生失稳的判别公式,方便设计人员使用。本文还对拉索拱结构进行了分析,研究了两种布索方式对结构力学性能的影响,并在此基础上给出了提高拉索桁架拱平面内稳定承载力、控制桁架拱变形的合理建议。