随着我国建筑行业的高速发展以及新兴工业技术的不断兴起,钢结构也日益受到重视,逐渐成为一种重要的基本建筑结构形式。由于其具有质量轻、工业化程度高、施工周期短、综合经济效益高、环保效率高等特点而被大量应用于工业、民用以及国防领域,比如多层钢结构厂房、住宅、钢结构别墅、机库、体育馆、展览馆等。因此各种不同钢结构形式的屈曲问题也成为固体力学与结构工程领域的热门问题,钢结构的屈曲问题也受到业内学者的广泛关注,故对其作出全面细致的分析计算不仅有助于完善稳定性理论,也具有一定的工程实践意义。基于此本文即对三层三跨刚架的静、动力屈曲问题进行了理论分析和计算机模拟。1.对刚架结构的静力及动力屈曲问题的研究现状进行简要概述,并对不同研究方法和结论进行分析和总结。2.求解了由Hamilton原理导出的刚架静力屈曲控制方程,得到了柱脚刚接及铰接时三层三跨刚架在有侧移和无侧移两种情况下梁柱的屈曲临界条件及屈曲模态方程。通过MATLAB编程求解,得到了刚架屈曲的计算长度系数表达式及计算长度系数μ的取值范围,由此得到了屈曲的临界荷载。理论研究表明：静力无侧移时计算长度系数会随着梁柱线刚度比的增大而逐渐减小,柱脚刚接时计算长度系数的范围为0.5～0.94,柱脚铰接时为0.7～1.0；静力有侧移时计算长度系数也会随着梁柱线刚度比的增大而逐渐减小,柱脚刚接时计算长度系数的范围为1.0～3.9,柱脚铰接时为2.0～4.0；相同线刚度比下,柱脚铰接时的计算长度系数总是大于刚接时的计算长度系数。3.基于Hamilton原理,考虑应力波效应得到了的刚架的动力屈曲控制方程。利用初始边界条件及波阵面处的约束条件,求解控制方程,得到了柱脚刚接无侧移刚架屈曲临界条件的解析表达式以及梁、柱的屈曲模态方程。用MATLAB编程计算屈曲临界条件,得到了屈曲参数、计算长度系数。理论研究表明：刚架发生无侧移动力屈曲时,刚架柱计算长度系数随着梁柱线刚度比的增大而增大,屈曲参数随着梁柱线刚度比的增大而减小；随着刚架柱屈服长度的不断增大,刚架柱的计算长度系数逐渐增大,屈曲参数逐渐减小,且当梁柱线刚度比增大时,计算长度系数在有效屈服长度内的变化速率也相应增大。4.运用相同的原理对不同层数及跨数的刚架的静力屈曲进行理论计算,得到了不同情况下刚架屈曲的计算长度系数的表达式及计算长度系数μ的取值范围。对比结果表明：刚架的层数及跨数对其计算长度系数具有一定的影响,且层数对刚架的计算长度系数影响较大。5.运用有限元软件ANSYS建立与三层三跨刚架理论模型相一致的有限元模型,对其进行静力、动力屈曲的计算机模拟,柱脚约束条件为刚接、铰接,工况为集中荷载、均布荷载以及分布荷载。计算长度系数理论值与模拟值基本吻合,无侧移刚架静力屈曲时模拟值与理论值误差不超过0.4%；有侧移刚架静力屈曲时误差在2%以,且误差随着梁柱线刚度比的逐渐增大而急剧减小,当K≥0.15,误差在0.4%以内；无侧移刚架动力屈曲误差在5%左右。可见对该三层三跨刚架进行的计算机模拟是有效的。