拱是一种广泛应用于桥梁、水利工程及建筑工程的结构形式。作为拱的一种，三心拱在水利、工业建筑中工程实例较多，但在民用公共建筑中比较少见。长期以来对三心拱并未有权威的定义，对三心拱的参数确定也并未统一。以往研究者对三心拱稳定问题的理论分析往往从两个角度出发，一方面，借鉴已有的、成熟的圆拱稳定理论，研究三心拱的稳定性;另一方面，将三心拱作为任意拱轴线拱研究，采用刚架近似分析。某大学体育馆建筑造型新颖，结构设计有创意，采用了变截面铰支三心拱式体系。拱式体系平面外稳定性由纵向连接构件及构造措施保证，因此分析平面内整体稳定性显得尤为重要。本文以该工程为背景，明确了三心拱的定义，统一给出确定三心拱断面形式所需参数，并利用ANSYS有限元程序分析了三心拱的平面内稳定性。主要内容包括:(1)研究了径向与竖向均布荷载作用下，两铰圆拱、铰支三心拱平面内稳定极限承载力。总结两铰圆拱平面内稳定问题的一般理论，采用ANSYS有限元程序，考虑几何非线性，对等截面实腹式两铰圆拱在径向与竖向均布荷载作用下的屈曲临界荷载进行对比研究，得到用两铰圆拱在径向均布荷载下平面内屈曲临界荷载的理论公式计算竖向均布荷载下平面内屈曲临界荷载的近似程度和适用范围。同时比较了该结论对中拱扁平、跨度大，侧拱曲率大此类三心拱的适用性。　　 (2)评价了铰支三心拱与斜腿刚架两种结构形式的平面内稳定性能。等截面直腿刚架平面内整体稳定性的研究已获得长足的进展，但有关等截面斜腿刚架平面内稳定性的研究却很少见，本文对比研究了不同参数变化时，铰支三心拱与斜腿刚架平面内屈曲临界荷载的变化规律，得出用刚架代替拱进行近似分析的可靠性及精确程度。　　 (3)分析了初始缺陷对三心拱结构的影响。初始缺陷对于钢结构稳定性的影响不容忽视，利用ANSYS有限元程序进行结构弹塑性大变形分析的例子很多，但考虑残余应力的结构分析研究并不多见。本文考虑几何初始缺陷和残余应力，利用ANSYS有限元程序分析了某大学体育馆的平面内稳定性，并对该工程的安全性予以评估。