随着高强钢在结构中的应用日益普及,杆件纤细的柔性框架结构越来越多。由于高强钢的屈服强化特性,屈服后截面仍有一定刚度、弯矩可继续增加,屈服截面的塑性转角和结构内力重分布与理想弹塑性材料将有所不同,结构非线性特性也将发生变化,高强钢屈服后的应变强化效应对结构性能的影响显得较为重要,因此对于具有明显屈服强化特性的高强钢框架结构,仍采用理想弹塑性本构模型不尽合理。同时结构在风浪、地震等动力荷载作用下受到几何-材料双非线性影响而产生的大变形、大转动反应更为显著,并且动力效应与几何-材料双非线性相互耦合,如何更好地追踪柔性框架结构在几何-材料双重非线性影响下的受力平衡路径和动力响应至关重要。为此,本文采用刚体准则思想分析柔性框架结构在大位移、大转动下的几何-材料双重非线性耦合问题。结合集中塑性铰模型和考虑屈服强化效应的截面双线性M-θ关系,将结构的几何非线性行为交给刚体准则来处理,将结构的屈服强化效应通过塑性铰弹簧刚度的变化来考虑,建立了考虑钢材屈服强化特性的框架结构弹塑性非线性分析方法。并基于弹塑性非线性静力分析方法,结合直接积分法,将动力分析中的时间步看作与静力分析类似的荷载增量步,同样采用刚体准则的思想计算单元结点力,将非线性静力分析方法引入动力分析中,建立了柔性框架结构弹塑性非线性动力分析方法。本文采用屈服强化非线性平面梁单元及其非线性分析方法对柔性框架的单向Pushover试验进行非线性静力分析并探究构件尺寸和加载比例对水平承载力的影响,将基于刚体准则的弹塑性平面梁单元从理想弹塑性向屈服强化非线性迈进一步,可有效描述高强钢框架截面的屈服强化。采用弹塑性非线性动力分析方法对柔性框架进行了地震作用下的动力时程响应分析,验证本文方法在针对具有屈服强化效应的柔性框架结构动力分析上的良好稳定性和高精度效率。同时采用弹塑性空间梁单元模型对大跨钢网架穹顶结构进行了稳定性分析,研究初始缺陷对结构稳定承载力的影响,验证本文基于刚体准则的几何非线性分析方法在大型复杂工程结构非线性分析上的适用性。