大型火电厂烟气脱硫吸收塔属于薄壁圆柱壳钢结构，由于脱硫工艺的要求，壳体侧壁上开有矩形烟气进出口，由于孔洞的存在，壳体截面尺寸受到削弱，结构的几何连续性遭到破坏，在承受外部载荷作用时，孔口附近区域的薄膜应力将大幅度增加从而导致壳体屈曲荷载下降和极限承载能力降低。因此，研究开孔圆柱壳的屈曲问题对于保证钢结构整体体系的安全以及在保证安全的前提进行结构优化具有理论意义和实用价值。由于大型开孔壳体结构和受力形式比较复杂，并且影响其稳定性的因素较多，因此，用经典的解析方法精确求解壳体的临界荷载及屈曲模态十分困难，本文利用数值方法系统研究了矩形大开孔的薄壁圆柱壳体的稳定性能，对大型火电厂烟气脱硫塔结构的优化设计提供了理论支持。首先通过特征值屈曲分析了解结构的屈曲形状，预测屈曲荷载的上限。指出矩形开孔圆柱壳临界屈曲荷载的上限值远小于无开孔圆柱壳的下限值，这说明孔洞的存在，导致壳体屈曲荷载明显下降，严重影响了壳体的稳定性。其次通过几何非线性分析考察结构的荷载-位移全过程响应，并利用正交设计方法讨论了开孔宽度、开孔高度、轴向位置及圆柱壳的径厚比和高径比等几何参数对结构稳定承载力的影响，指出影响矩形开孔薄壁圆柱壳轴压下屈曲临界荷载的主要因素是圆柱壳的径厚比，临界荷载值随径厚比的增大迅速下降。加劲的存在往往会提高圆柱壳的屈曲承载能力，本文最后分析了加劲肋对矩形大开孔薄壁圆柱壳稳定性的影响。提出三种加劲环方案，分析不同型式加劲环对开孔壳体的加劲效果，指出在加劲环面积相等的前提下，T型加劲环的加劲效果最好；提出四种加劲板布置方案，通过分析考察各布置方案对提高结构稳定性的作用，指出采用板形完全加劲使得壳体的应力分布变得相对均匀，缓解了开孔上边界的应力集中，结构发生整体屈曲破坏。最后，根据本文研究结果，对临河电厂一期2×30万千瓦湿法烟气脱硫吸收塔提出优化建议，可减少结构用钢量，节约工程成本。鉴于我国目前脱硫塔设计没有专门的规范，文中所得结论对于脱硫塔塔身结构优化、烟气进出口尺寸及加固措施具有指导意义。