传统钢框架结构的分析和设计中,常假定梁柱连接为完全刚性或理想铰接,实际的连接常介于这两者之间,属于半刚性连接。对连接特性的这种假定常造成一定的误差,有时甚至得到错误的结论。现行钢结构设计规范(GB50017-2003)中虽提到了半刚性连接的概念,但对设计中如何应用并无具体的说明,同时也没有关于空间钢框架二阶分析的相关规定。因此,对半刚性连接空间钢框架进行二阶弹塑性分析有其理论及现实意义。 本文在广泛分析和研究国内外有关刚性及半刚性连接钢框架高等分析理论的基础上,基于连续介质力学有限变形理论和内力屈服面塑性流动理论,采用Kishi-Chen幂函数模型描述半刚性连接的特性,由结构分析的刚度法导得了半刚性连接空间杆单元二阶弹性及弹塑性刚度矩阵,该矩阵综合考虑了半刚性连接、二阶效应、材料非线性及剪切变形的影响。最后,运用FORTRAN90语言编制了半刚性连接空间钢框架二阶弹性及弹塑性分析程序。 算例分析结果表明推导的刚度矩阵能够准确考虑半刚性连接的影响,计算出结构的空间二阶效应及单元弹塑性杆端力增量;所编制的分析程序具有良好的可靠性,计算结果有相当的精度。通过对刚性连接空间钢框架和半刚性连接空间钢框架的算例分析比较,得出半刚性连接的存在使空间钢框架的双向侧移增大,且随着框架层数的增加这种影响加剧;同时半刚性连接使结构的弯矩重新分布,使梁端的弯矩减小,而跨中的弯矩增大;半刚性连接还对结构的二阶效应及剪切变形的影响起放大作用,降低结构的极限承载力。因此,在钢框架结构的分析和设计中必须要考虑半刚性连接的影响。