近年来地壳运动活跃，地震已成为危害人类生命财产安全的最大的自然灾害。如何提高结构抗震性能，更好的实现抗震设防目标，改进结构设计方法一直是结构工程科研关注的重点和热点。钢框架在低、多层建筑中应用普遍，但该类结构刚度较小，二阶效应成为影响其抗震性能的重要因素，尤其在中、大震下影响较为明显，在工程设计中如何正确的考虑二阶效应是目前研究的热点之一。本文针对二阶效应，对以下几个方面内容进行研究：国内外关于二阶效应和抗震设计方法的最新研究进展；钢框架弹性抗震抗侧需求刚度与弹性稳定分类的相关关系；整体和初始缺陷对结构抗侧刚度的影响；钢框架弹塑性抗侧刚度的影响因素；最后根据分析计算成果，给出考虑二阶效应的抗震设计建议和对策。具体研究内容如下：目前《钢结构设计规范》是通过弹性稳定来考虑结构整体二阶效应，采用该法在地震工况设计钢框架时，存在物理意义不清晰，与抗震设计方法不匹配等问题。基于此，本文总结国内外关于钢框架考虑二阶效应的抗震设计研究的最新进展以及目前国内外抗震设计方法，为研究提供相应基础。依据轴力负刚度的概念，分析钢框架弹性稳定设计实质，并得出钢框架弹性抗震设防需求刚度和弹性稳定分类相关关系，探讨分析钢框架、支撑钢框架结构的抗侧刚度需求和计算长度系数等参数之间相互关系。研究得出：弹性抗震设防需求刚度可能大于静力荷载稳定需求刚度；根据分析结果，在目前设计方法的基础上，推导得出考虑层抗侧刚度的弱支撑、纯框架计算长度系数修正公式，以造粒塔为工程背景，给出该类异型钢框架结构的稳定设计建议和方法，并应用于陕西兴平、广西柳州、福建邵武等三地的化肥厂造粒塔建设，加快了塔桅的建造速度，取得了良好的经济效果。钢框架结构的初始缺陷和影响稳定的因素主要有结构整体初始侧倾、构件初始弯曲、残余应力、结构整体几何P-Δ效应。将Vogel标准框架作为有限元分析参数校正基础，对大量不同几何、荷载参数的钢框架进行数值模拟，包括不同轴压比、不同层数、不同截面钢柱和长细比的钢框架。采用归纳法总结各个稳定因素和初始缺陷对钢框架结构的抗侧能力影响，并研究钢框架结构在侧向地震荷载下的塑性、位移、应力状态。最后得出：焊接H型、热轧H型钢、焊接箱型柱钢框架的初始缺陷和重力下几何大变形对结构的抗侧能力影响均很小，只有残余应力影响相对较大。在以上数值分析基础之上，进一步研究钢框架弹塑性抗侧刚度和弹性稳定系数取值的影响因素。研究得出：弹塑性抗侧刚度和稳定系数的最主要因素是钢柱轴压比，随着轴压比的增大，抗侧刚度减小，即影响弹塑性抗侧刚度的主要因素是材料非线性而非几何大变形；同时研究发现，梁端约束刚度、非均匀荷载对弹塑性抗侧刚度影响较小；随着钢柱长细比的减小，弹性稳定系数的极限取值减小。最后，在总结数值计算结果的基础上，给出考虑二阶效应的设计对策和建议。提出以地震力计算为基础的钢框架计算长度系数修正方法；相比结构弹性稳定系数，按层轴压比控制结构弹塑性抗侧刚度更加合理；并给出支撑框架结构的剪力分配设计建议；为考虑二阶效应，分析了将高等分析应用于钢框架抗震设计的合理性，并给出加载模式和初步的评估方法；最后以造粒塔为工程背景，给出了将高等分析应用于实际工程抗震设计的具体建议，并应用于陕西兴平化肥厂造粒塔抗震性能评估。