随着地下资源的不断开采,地表出现大面积的塌陷,形成采动沉陷区,从而对上部建筑产生影响。而目前在我国,存在大量采动区的已建门式刚架和位于老采空区的新建门式刚架,此采动区地表变形对门式刚架的平面稳定性影响较大。同时,对于实际的门式刚架,不同的梁柱连接刚度也会影响结构的整体刚度,从而使采动区地表变形对半刚性门式刚架平面稳定性影响更大。因此,对半刚性门式刚架在地表变形下的平面稳定性进行研究具有重大的实际意义。本文主要对半刚性门式刚架在地表变形下的平面内稳定性及机理进行研究。通过足尺模型试验,验证了在竖向不均匀沉降、拉伸地表变形和压缩地表变形这三种地表变形作用下半刚性门式刚架有限元模型计算结果的合理性。根据所测得主要测点的应力和柱顶侧移的变化情况,分析得出水平地表变形对半刚性门式刚架的平面稳定性影响较大,其中拉伸地表变形对半刚性门式刚架平面稳定性影响最大,竖向不均匀沉降对半刚性门式刚架的平面稳定性影响较小。利用ANSYS建立与试验相同尺寸及约束方式的有限元模型,对本课题研究进行深入的研究拓展:(1)分别研究了竖向不均匀沉降、拉伸地表变形和压缩地表变形三种地表变形下柱脚刚接的半刚性门式刚架平面稳定性能。(2)通过梁跨中挠度或柱顶侧移量这两个参量,考虑不同柱脚约束方式、梁柱节点刚度以及梁柱线刚度比的门式刚架在以上三种地表变形下平面失稳破坏的变化情况。(3)通过Matlab语言编制程序对地表变形下半刚性门式刚架的平面稳定性进行较为深入、全面的理论研究,并与ANSYS有限元模拟结果对比。通过对比发现,两者吻合度较好,主要差别是有限元模拟计算中,当门式刚架进入塑性后,整体刚度会有所下降,但理论计算刚度仍不变,计算的柱顶侧移量偏小。通过这一系列的研究表明,在竖向不均匀沉降下半刚性门式刚架发生的是反对称失稳,在水平地表下半刚性门式刚架发生的是对称失稳;竖向不均匀沉降下的半刚性门式刚架,在竖向荷载和竖向不均匀沉降的共同作用下柱顶的变形会产生P-Δ二阶效应;在拉伸地表变形下的半刚性门式刚架,在竖向荷载和拉伸地表变形的共同作用下梁跨中会产生P-δ效应;竖向荷载对于压缩地表变形作用下的半刚性门式刚架的平面稳定性有一定的保护作用;对于柱脚铰接的半刚性门式刚架相对于柱脚刚接的半刚性门式刚架,结构抵抗地表变形的能力会有所降低;半刚性门式刚架比刚性门式刚架延性好,在地表变形下的平面稳定性较好;在经济和使用条件允许的情况下,尽量选用梁柱线刚度比较小的半刚性门式刚架。