与传统的计算长度设计法相比,钢结构直接分析与设计方法能直接得到结构整体的承载能力和变形性能,而不需要单独对结构中的各构件进行强度和稳定性验算。目前国内外关于钢结构直接分析方法的研究普遍集中在如何考虑各种非线性因素影响下结构的极限承载能力。但有研究表明,结构按承载力极限状态设计时,高柔的钢结构柱顶侧移往往超出结构正常使用极限状态的限值要求,结构的实际承载力是由结构的变形限值控制的。针对以上问题展开了以下工作:对三跨三十二层钢框架-支撑结构分别采用一阶弹性分析、近似二阶弹性分析以及直接分析方法进行设计,对比分析不同设计方法计算的结构极限承载力、构件内力和变形性能。研究表明,采用全过程直接分析计算方法得到的结构极限承载力比一阶弹性分析高出很多,因为直接分析方法可以考虑塑性重分布,充分发挥材料的性能,不使材料造成浪费,使结构设计更加经济合理。基于ANSYS有限元软件中的模态分析及特征值屈曲分析,分别对两跨二十层、三跨六层和三跨三十二层的钢框架一支撑结构进行模态分析及特征值屈曲分析。模态分析时,考虑了各国规范初始几何缺陷的施加方式及支撑的布置形式对结构固有频率的影响,得出初始几何缺陷和支撑的布置形式对结构的固有频率影响不大,但支撑设置对结构的固有频率影响较为明显。对三跨三十二层的钢框架支撑结构进行了特征值屈曲分析,并调整了特征值屈曲分析的计算方案,通过特征值屈曲分析模拟提出结构的初始几何缺陷及结构在发生屈曲时的变形。采用ANSYS限元软件对三跨六层的钢框架结构及钢框架支撑结构进行了低周往复荷载下的滞回性能对比分析,得到滞回性能曲线及骨架曲线,分析结构的刚度退化,延性以及耗能能力。通过模拟验证了有限元模型的合理性。围绕二阶效应参数c、结构高宽比H/L、框架柱长细比λ和梁柱总线刚度比KZ等参数对十二层到三十层钢框架结构及二十层到四十层的钢框架—支撑结构进行工况设计与参数分析。对钢框架结构及钢框架支撑结构进行低周往复荷载荷载作用下的滞回性能分析,综合评估各项参数对结构抗震性能的影响。从而得出框架的高宽比与二阶效应系数对钢框架的耗能性能影响不大,但二阶效应系数对钢框架支撑结构的耗能有较大的影响。对高层钢结构在水平荷载下的侧移限制进行分析,提出一种低周往复荷载作用下由位移作为控制依据的直接分析设计方法。比较了基于承载能力极限状态和基于正常使用极限状态的两种不同设计方法,明确了基于位移控制的直接分析法的适用范围,并通过算例验证了以位移作为控制依据的直接分析设计方法的适用性。