大型钢结构在建筑、电力、机械、能源领域应用广泛。井架钢结构作为石油生产领域的主要装备,在常年服役的过程中,蕴含在构件与连接部位的微小缺陷会逐步拓展,形成局部损伤,在不断使用的过程中可能会导致损伤快速扩展,从而形成钢结构整体失效等重大事故。为了防止微损伤对井架等钢结构的影响,对处在结构局部乃至杆件层面的微损伤进行研究,对微损伤的早期发现及实时预警提供判断方法。本文从建立井架钢结构微损伤有限元模型出发,探讨多种结构单元融合模型的建模方法,对微损伤模型的力学特性进行了分析,并采用多种指标描述了不同特征的微损伤井架钢结构,为微损伤井架结构的损伤识别提供了理论基础。首先采用子模型技术,将可带有几何微损伤的壳单元杆件模型“嵌入”到以梁单元为主的井架模型中,构建了“梁-壳”单元井架模型。并将建立的未损伤融合模型与原有梁单元模型相关力学性质进行了对比,说明了该模型的合理性,为井架损伤结构的建模提供了又一种思路。然后对带有微损伤的井架模型进行力学分析,对比不同损伤工况对井架结构静力学性能的影响;对不同工况的井架进行约束模态分析、预应力模态分析与谐响应分析,定性查看了不同工况的微损伤给井架结构的动力学性能带来的影响。最后,通过井架微损伤模型,探讨微损伤对井架结构的模态频率、振型、曲率、模态应变能的定量影响。推导出了振型偏移量、曲率变化量、能量刚度比变化量,即对微损伤有一定敏感性的参数。并且借助不同工况的损伤井架模型,通过模拟仿真试验,计算出不同工况井架的相应指标,验证其对于不同损伤的识别能力。