在机械制造和工程结构中，常常需要在构件中开凿各种各样的方孔，而在受力过程中方孔附近必然会引起应力集中，应力集中通常是构件破坏的重要因素，故在设计结构构件时非常有必要考虑方孔对结构受力情况的影响。对于简单规则的方孔应力集中问题，许多专家已做了比较详细全面的研究，对于矩形孔的分析也可用数值法、保角变换方法和解析法分别得到应力集中系数的数值解和解析解。而对于三维的方孔应力集中问题，却鲜有研究。本文将针对含有一长方体方孔的结构，用解析的方法研究结构在拉伸和剪切荷载作用时的三维应力集中问题，将有限元法和U变换法相结合，利用8结点24自由度的有限元模型获得具有循环周期性的有限元方程，再利用U变换法对方程进行解耦，得到方孔附近各单元结点的位移和应力的解，然后分别计算结构在单向拉伸、双向拉伸、三向拉伸以及剪切荷载作用下的应力集中系数，并讨论长方体孔尺寸变化对应力集中系数的影响。最后用有限元软件模拟验证结果的准确性。