本文以某项目“超载地基条件下工业厂房钢结构可靠性监控研究”为基础，对厂房钢桁架中存在的连接半刚性问题进行了一系列的研究分析。 　　某工业厂房钢屋盖发生了严重的坍塌事故，除了其地基长期超载的直接原因外，节点设计不当也是导致事故发生的原因之一。以往认为厂房钢屋盖中的桁架节点总是铰接的，对其承载能力研究不够深入。为了确定桁架节点的实际受力性能，本文以该厂房为研究对象，对它的一些节点进行了足尺试验，并对节点中的角钢连接和T型连接进行了实体有限元分析。结果表明，桁架节点中的部分连接也存在半刚性特性，而且在轴向、横向和转动方向均表示出明显的刚度退化特点。 　　双角钢连接是厂房钢桁架中常见的连接形式。本文分别对通过角焊缝和螺栓与节点板连接的三组双角钢规格，采用轴向与横向两种不同的加载方式，用ANSYS进行了实体有限元分析。在有限元建模过程中，采用了参数化模型，并充分考虑了连接本身的特点，如角焊缝连接中双角钢通过角焊缝与节点板相连而板件之间并不连接也不能互相侵入的特点、螺栓连接中的接触与摩擦条件，因此计算难度较大且特别耗时。结合理论分析，对双角钢通过角焊缝与节点板连接的情况，给出了轴向、横向及转动方向上的荷载位移曲线。通过螺栓连接与角焊缝连接的比较，认为螺栓连接具有更强的半刚性特点。 　　得到半刚性连接荷载位移曲线的目的，主要是简化半刚性钢结构的结构分析模型。在结构整体分析中本文着重考虑了几何非线性。在总结杆单元几何大变形理论的基础上，对于不同的应力应变定义，给出了杆单元在整体坐标下的单元刚度矩阵，并对相应的应力应变定义进行了讨论。 　　工业厂房的构件常常会承受轴向分布荷载或中间集中荷载的作用，由于构件的横向位移导致轴向荷载的偏心作用而产生次弯矩，而次弯矩又会进一步影响构件的横向位移，因此次弯矩非线性的，不同分布情况的轴向荷载必然会产生不同的非线性效应。本文推导了二节点和三节点变轴力梁柱单元的刚度矩阵，其中的几何刚度矩阵与轴向荷载的分布情况有关。算例表明，本文的变轴力梁柱单元具有非常好的精度，避免了为提高精度而将构件细分成多个单元的通常做法而导致的问题，如结构总体刚度矩阵变大、数据处理繁杂、计算耗时等。利用带流动坐标的迭代法编制了梁单元大变形的计算程序，算例结果表明，本算法能够达到较好的精度。 　　为了解决实际连接中存在的多自由度耦合半刚性，本文给出了多自由度耦合半刚性连接单元。数值计算结果表明，轴向半刚性与剪切和转动方向基本无关；根据剪切与转动半刚性函数本身的特点，剪力中仅包含转角的一次项，而弯矩中也只仅包含横向位移的一次项，且两者系数相同。据此得到了荷载位移函数的简化形式以及切向单元刚度矩阵。多自由度耦合半刚性连接单元可以单独使用，也可以与梁柱单元构成组合单元，通过自由度凝聚方法得到与普通梁柱单元自由度相匹配的刚度矩阵。 　　几何非线性问题一般会涉及到三大任务，各有求解方法，但实际应用时可能会交叉。它们分别是：(1)求给定荷载下的结构反应，常用Newton-Raphson方法；(2)跟踪结构的加载路径，可以用弧长法和位移控制法；(3)求结构的稳定承载力，用特征值屈曲方法求解线性屈曲荷载因子，而用逐步搜索法可以得到结构的非线性荷载因子。利用前面提到的单元和计算方法，本文编制了半刚性钢结构非线性计算程序。 　　最终的结构算例说明，半刚性连接会影响结构的承载力，会引起结构应力分布不均匀，而且平动半刚性与转动半刚性同样重要。