钢结构体系因其自重轻、抗震性能好以及经济效益高而被广泛应用于建筑、超高层以及大跨度结构等领域。然而在地震、台风等极端荷载的作用下,钢结构体系仍然可能会出现局部破坏甚至最终发生整体倒塌,在此过程中,伴随着大量的几何非线性和材料非线性,因此进行钢框架结构非线性分析是十分有必要的。在有限元软件ABAQUS中,可以采用纤维梁单元或者壳单元模拟钢框架的非线性力学行为,但是纤维梁单元无法模拟构件产生的局部屈曲以及材料的损伤退化,计算结果误差大,而壳单元虽然计算精度高,计算结果准确,但耗费时间长,计算效率低。因此本文将提出一套完整的、能够考虑到诸多因素（如强度和刚度损伤退化、局部屈曲等）影响的、且计算效率高的钢框架结构非线性数值计算方法,为钢框架结构极限承载力计算提供精确的分析工具。主要研究内容如下:1.从构件层次入手,采用有限元软件ABAQUS,建立构件的壳单元模型,模拟180种不同长细比、径厚比和轴压比的圆钢管构件的滞回行为,研究探讨长细比、径厚比和轴压比对圆钢管构件不同滞回性能参数的影响,并提出了相应的回归公式对滞回性能参数进行预测。2.分别提出了一种基于回归公式预测和人工神经网络预测的滞回退化模型。该滞回退化模型由骨架曲线部分、弹性卸载部分以及Bauschinger部分组成,该模型从能量耗散的角度考虑了强度和刚度的退化。基于这两种模型,分别模拟了样本集内和样本集外构件的滞回曲线,并与有限元模型的计算结果作对比,验证了滞回模型的精确性和泛化能力。3.提出一种考虑损伤退化的塑性铰平面梁柱单元模型,基于Matlab开发了相应的数值计算程序。该模型考虑了循环应变强化效应、随动硬化效应、强度损伤退化效应。对于平面框架结构的几何非线性,采用了共旋坐标法进行处理。通过与一些文献中的试验结果进行对比,验证了模型的有效性和精确性,最后,利用本文所提方法计算了多层平面钢框架的水平极限承载能力以及强度退化特性。4.将塑性铰模型推广至空间钢框架结构进行非线性分析,提出了一种考虑损伤退化的塑性铰空间梁柱单元模型,并基于Matlab开发了数值计算程序。所提空间单元塑性铰模型同样考虑了循环应变强化效应、随动硬化效应以及由局部屈曲或应力应变软化导致的强度损伤退化效应,并基于联合累积塑性位移定义了该模型的破坏判定准则。最后,通过试验和计算实例验证了所提模型的有效性和精确性。