轻钢结构因其具有重量轻、外形美观、制造方便、施工快捷、质量可靠、建设投资回收快等优点,近年来在我国发展迅速。门式刚架大多由变截面构件组成,且构件的腹板一般很薄,允许局部屈曲先于整体屈曲。为了安全、经济的设计门式刚架,需要对其进行内力、位移、稳定性方面的深入研究。 本文利用有限元方法对变截面梁单元进行研究。为了得到精度不依赖于划分单元数目多少的弹性、几何刚度矩阵,本文采用变截面构件几何特性积分所获得的轴向、侧向位移函数。由此,推导了可以用于门式刚架线弹性分析的变截面梁单元的刚度矩阵,并且通过多个例题的演算,验证了它的正确性。 本文开发了一套变截面梁单元有限元分析程序,可以对变截面门式刚架结构体系进行精确的静力计算和平面内稳定分析。利用该程序,比较了分别用等截面梁单元和变截面梁单元对变截面刚架进行静力计算和平面内稳定性分析的差异。