石油钻机井架是石油钻井起升系统中的重要组成部分，其安全性能关乎了整套钻机系统的正常运行。石油钻机井架的作用主要包括悬持载荷、安放天车、钻具的起放工作及其辅助其它钻井设备，以保证钻井工作的正常且顺利的进行。当前正在使用的石油井架，总会出现因损伤缺陷而引发的钢结构承载力问题，成为了现场施工一直密切关注的问题。因此，除了需要考虑安装维护工作是否到位、施工工况情况、操作是否规范等因素外，还需要将井架钢结构自身动力特性、可靠性及安全问题纳入到考虑的范围之内。由于石油井架属于大型钢结构体，使用有限元软件对其进行仿真研究与计算时，庞大的结构节点与单元很大程度上限制了运算的效率。本文将会在成熟的结构试验力学和相似理论的基础上，从石油井架质量、尺寸、载荷、边界等相似条件入手，最终确定井架整体结构的相似比例，以有限元分析为基础，建立石油钻机井架的有限元相似模型，实现参数与约束设置，计算不同工况下的静力。将振动载荷的影响考虑其中，对石油井架的相似模型结构进行模态分析，获得石油井架的振动模态及其基本振型，总结出井架结构的振动规律。对井架的模型结构进行屈曲分析，按照载荷极限，确定该井架的失稳特征。通过对井架模型的动力特性研究和试验研究，推导出真实井架结构的特性及规律，既能降低研究、开发成本，同时又能提高研究结果的准确性，并丰富了大型钢架结构基于相似理论研究的方法和手段。通过模型理论和试验研究，推导真实结构特性，为以后的石油井架设计与系统研究开辟了新的途径，具有着重要的理论意义和应用价值。