在经济快速发展的今天,石油资源作为现代工业的血液,已经成为我国经济快速稳定发展的重要制约。随着国内陆上石油资源的日趋枯竭和开发难度的增加,未来石油产能的增长点将主要来自海洋石油资源的勘探与开采。而作为海洋石油勘探的主力平台形式,自升式钻井平台将是我国海洋石油资源开发技术发展过程中的重要研究方面。自升式钻井平台在使用过程中有各种不同的操作工况:移航状态、放桩与提桩、插桩与拔桩、预压状态、站立状态（钻井、自存）。平台在各种操作工况下的安全性能关乎钻井作业能否顺利进行以及作业人员的人身安全。因此,有必要对自升式平台在极端工况考验下结构的安全性、破坏机理、失效模式与极限承载能力等问题进行深入研究。本文围绕自升式平台结构非线性有限元分析的核心问题,对自升式平台站立工况下水平方向极端环境载荷作用的极限承载力与失效模式和在桩腿不均匀沉降状态下主船体结构的承载力与破坏机理进行了分析研究。首先,为了对自升式平台在站立状态下水平方向环境载荷作用的极限承载力进行研究,本文建立了某300ft自升式钻井平台的空间框架简化模型,对平台逐级施加根据三参数Weibull极值分布推算出的不同重现期的环境载荷,采用非线性静力推覆分析方法（Pushover）对平台进行极限承载力研究。比较分析了铰支约束与弹性基础两种不同桩土边界条件的简化方法对于极限承载力与桩腿结构失效模式模拟结果的影响。在多种环境载荷入射方向下对平台进行极限承载力分析,并采用以环境载荷重现期作为标准的平台极限环境载荷承载力评估方法。接下来,对于在桩腿发生不均匀沉降状态下船体结构的非线性响应问题,本文建立了该自升式平台主船体及固桩架结构的大型详细有限元模型,首先对主船体结构进行了预压工况下的结构强度分析,验证了模型的正确性。之后参考Pushover方法,对平台进行桩腿沉降状态下船体结构的极限承载力分析,并研究了船体结构的失效路径和潜在的薄弱环节。本文的研究工作为自升式平台的结构安全评估与改进设计提供了一定的参考和帮助。