钢框架结构具有重量轻、延性好、施工周期短等优点,现已广泛应用于各种工业和民用建筑。目前,国内外学者致力于探究以结构整体二阶非弹性分析为基础的钢框架平面结构高等分析设计法来解决现行两阶段设计法中存在的问题。精细塑性铰法作为高等分析设计法中应用最为广泛的结构分析方法,由于其结构刚度矩阵中含有未知轴力项,只能借助合适的非线性方程组求解技术,通过大量非线性迭代试算确定结构响应量,理论复杂,计算效率低。另一方面,传统一阶塑性铰法利用比例特性快捷开展结构失效分析,具有理论简洁和计算效率高的特点,但存在仅根据截面单一内力（弯矩）判定塑性铰的形成,且无法考虑塑性铰上轴力增量、残余应力和几何非线性的局限性。鉴于此,本文围绕利用线弹性内力与外荷载之间的比例特性快捷开展结构失效分析,评估结构的极限承载力和失效模式,研究建立了以结构线弹性分析为计算格式,且能准确开展结构整体二阶非弹性分析的高效、高精度结构分析方法,并将其用于指导钢框架平面结构的分析与设计。主要研究内容如下:（1）针对传统一阶塑性铰法仅根据截面单一内力（弯矩）判定塑性铰的形成,存在高估部分钢框架结构极限承载力的问题,本文提出了适用于多内力组合作用显著钢框架结构极限承载力分析的广义塑性铰法（GPHM）。首先,利用广义屈服准则提出强度折减因子的定义,据此建立了考虑前序加载阶段累积内力的修正截面强度,进而定义了与外荷载保持比例特性的标准化无量纲内力。然后,通过回归分析建立了广义屈服函数的齐次化表达式,据此定义了与外荷载保持比例特性,且能充分表征弯矩和轴力组合作用下截面塑性屈服程度的单元承载比。最后,利用单元承载比与外荷载之间的比例特性直接确定新增塑性铰位置和相应的外荷载增量,进而快捷分析结构极限承载力。分析表明,GPHM利用综合考虑截面弯矩和轴力组合作用的单元承载比代替传统一阶塑性铰法中的标准化无量纲弯矩来判定塑性铰的形成,在保持利用比例特性快捷分析的基础下,具有很高的计算精度,有效克服了传统一阶塑性铰法的局限性。（2）前序加载阶段形成的塑性铰在持续的加载过程中,其塑性铰截面上将出现新增轴力,但新增弯矩保持为零,这必将打破单元平衡状态,导致结构的分析结果失真。为此,本文利用广义屈服准则和弯矩-转角方程建立了促使塑性铰单元重回平衡状态的平衡向量来考虑塑性铰上轴力增量对结构极限承载力的影响,建立了修正GPHM的计算格式。另一方面,残余应力的存在将使得某些构件的局部提前发生塑性屈服,削弱结构的抗弯刚度,进而降低结构的极限承载力。为此,本文通过在广义屈服准则中引入稳定系数修正截面的初始轴向强度来考虑残余应力的影响,进而有效利用GPHM快捷评估考虑残余应力影响下钢框架结构的极限承载力,进一步提升了GPHM的计算精度和适用范围。（3）为进一步考虑几何非线性对钢框架结构极限承载力的影响,本文提出了能够有效考虑材料和几何双重非线性影响下钢框架结构极限承载力分析的二阶广义塑性铰法（s GPHM）。首先,在广义屈服准则中引入放大后的近似二阶弯矩建立了采用一阶线弹性内力表征的广义屈服准则。然后,通过回归分析建立了几何非线性影响下与外荷载保持比例关系的齐次广义屈服函数,据此定义了判定塑性铰形成的单元承载比。分析表明,s GPHM利用考虑几何非线性影响下的单元承载比来判定塑性铰的形成,并根据外荷载与单元承载比之间的比例特性直接确定新增塑性铰位置和相应的外荷载增量,进而快捷分析结构的极限承载力和失效模式,具有简洁、高效和高精度的特性。（4）在已建立的sGPHM基础上,依据结构的极限承载力指导分析与设计,建立了以结构线弹性分析为计算格式的钢框架平面结构的高等分析设计法（AADM）。该设计方法充分符合工程设计人员对设计方法简单、快捷的需求和采用线弹性理论开展结构受力分析的习惯。AADM通过精确建模法或假想水平荷载法考虑结构几何初始缺陷的影响,一次分析即可获得设计所需的各种信息,不再需要对各个组成钢构件进行繁琐的设计验算,大幅简化设计工作。分析表明,本文AADM利用结构极限承载力指导设计,充分考虑加载过程中的非弹性内力的重分布影响,因而在一定程度上能够减少钢材用量,这使得利用本文AADM设计的钢框架结构更具经济性与合理性。