随着我国钢产量的增多，人民生活水平的不断提高，以及计算机技术、结 构理论的日益完善，空间钢结构得到了更为广泛的应用，结构形式也更加多样 化和复杂化。作为新世纪受中国人民以及世界各国人民关注的重大工程项 目——中国国家大剧院是国内具有特色的大型空间结构工程。为较为充分的利 用材料强度，改善结构体系的经济指标，国家大剧院特采用了变边界的设计理 念，即是在恒载、活载作用于结构体系上的前后两个阶段，结构采用了不同的 边界约束条件，这就使得结构系统的内部参数在研究时段内不再保持为恒定不 变的常数，而是随时间发生了变化，这种变化持续的时间较短，就结构体系的 整个施工期而言，这个变化可以看作是在一瞬间完成的，也就是说变边界结构 是结构系统的内部参数在研究时段内的某个时间点发生了突变的一种结构体 系。因此，变边界结构应归为时变结构的范畴内，时常力学的分析方法已不足 以满足此种结构的设计要求，应用新的方法与角度来研究和分析。 本文采用有限单元法，对空间开口薄壁构件的变边界结构进行了线性、非 线性及稳定性的理论分析。针对变边界结构体系，本文建立了线弹性小变形分 析下的扩充矩阵；采用目前较为合理的薄壁构件总势能方程，得到屈曲分析的 有限元方程；考虑几何非线性，得到非线性分析的有限元方程；并使用ANSYS， 提出了强制约束法对国家大剧院进行了多种分析，通过对实际工程的分析数据 充分反映出变边界结构的特点和实用价值。 关键词：扩充矩阵，强制约束法，变边界，有限元，薄壁构件，几何非线性，时变力学，国家大剧院网壳