强震后的震害调查表明,螺栓球节点空间网格结构的破坏常具有超低周疲劳破坏的特征。本文针对震害中螺栓球节点空间网格结构的破坏特征,开展其杆单元塑性铰计算模型的研究。本文选用圆钢管与螺栓球节点组合试件（以下简称管球组合试件）为对象,首先对其进行了大量的超低周疲劳试验研究,并基于仿真分析技术进行了试验模拟及塑性铰计算模型影响因素的分析,得出了考虑节点刚度与塑性累积损伤等因素在内的杆单元塑性铰模型,为强震下该类结构体系开展弹塑性计算分析提供研究基础与参考。本文基于国家自然科学基金项目（51578358）,以管球组合构件为研究对象,采用试验与数值模拟相结合的分析方法,对考虑节点刚度与塑性累积损伤影响的杆单元塑性铰计算模型展开研究,论文主要工作内容和研究结论有:（1）对81个管球组合试件进行了3种加载制度下的超低周疲劳试验,记录了试件的变形过程、破坏形态、杆端力和杆端位移等数据。试验结果表明,试验模型的变形和破坏形态与震害调查中螺栓球节点网格结构中杆单元的变形及破坏形态基本一致。通过对试验数据的详细整理与分析可见,试验模型的滞回曲线基本呈Z型、不饱满,曲线受拉与受拉不对称,节点刚度对其刚度退化以及耗能能力有较大影响。因此对螺栓球节点网格结构进行弹塑性动力分析时,应考虑节点刚度的影响。（2）采用ABAQUS分析软件建立了试验用管球组合试件的有限元模型,建模时通过设置面-面接触来模拟螺栓球与螺栓之间螺纹的咬合以及套筒与螺栓球及封板之间的接触关系,同时了考虑了钢材的损伤、管球组合试件的初始缺陷等影响因素,并采用所建立的有限元模型对试验过程进行了仿真分析。试验过程仿真分析表明,采用精细化有限元分析可以较好地模拟试验过程。采用试验过程仿真分析模型对杆单元塑性铰模型的影响因素进行了参数化分析,得到了节点刚度对杆单元塑性铰模型的影响规律。（3）采用试验仿真分析的有限元模型,对螺栓球节点网格结构杆单元塑性铰模型的影响因素进行了参数化分析,对试验数据进行了补充。基于杆单元塑性铰影响因素参数化分析结果,提出了杆单元改进的受拉屈服承载力及受压承载力的计算方法,在计算公式中引入了系数及来考虑杆端节点刚度的影响。同时考虑节点刚度的影响,建立了杆单元刚度退化与其延性系数间的数学表达式。（4）利用简单系数对管球组合试件的滞回曲线进行了简化。提出了适用于管球组合试件的杆单元塑性铰模型,模型中通过引入、等一系列系数考虑了节点刚度及塑性累积损伤的影响,通过对SAP2000杆单元塑性铰模型的修正得出了新的杆单元塑性铰模型。将修正的塑性铰模型计算结果与SAP2000塑性铰模型计算结果进行对比,结果表明,采用修正的塑性铰模型计算所得滞回曲线与试验所得滞回曲线吻合更好。（5）基于所提出的塑性铰模型对SAP2000杆单元塑性铰模型进行修正,分别采用SAP2000杆单元塑性铰模型与修正的杆单元塑性铰模型,对案例进行弹塑性动力时程分析,结果表明,采用两种塑性铰模型对网架结构进行动力时程分析后,结构的破坏形态基本相同,都呈凹陷状。但两者塑性铰数量及塑性发展程度不同,由于修正的塑性铰模型考虑了节点刚度的影响,当地震加速度峰值相同时,杆件内力较高,其塑性铰数量要比采用SAP2000塑性铰模型的网架结构的塑性铰数量少约16.9%～28.01%,其失效界限加速度峰值比采用SAP2000塑性铰模型时低约17.23%～47.05%。可见,强震下螺栓球节点空间网格结构在进行动力弹塑性分析时如不考虑节点刚度的影响会高估结构的失效界限加速度峰值,故对其进行动力弹塑性分析时应该考虑节点刚度的影响。