地震高发区的建筑结构在设计使用年限内有可能遭遇地震,当地震较强烈时,结构会进入弹塑性阶段。目前抗震设计对大部分结构而言,仅进行小震下的弹性反应分析,中震依靠构造措施保证,对于重要结构则进行大震弹塑性分析。弹性地震反应分析已经发展的比较成熟,目前已经能够可靠地模拟任意复杂结构的弹性地震反应分析。当前抗震工程研究的重点是结构的三维弹塑性地震反应分析,大量科研人员和工程师都对此进行了深入的研究,并发展了各种三维弹塑性分析软件。但是由于三维弹塑性地震反应分析本身较为复杂,再加上各种三维弹塑性分析软件计算模型理论不尽相同,导致需做大震分析的工程师或刚进入此领域的科研人员往往无从下手。本文以基于构件模型—截面模型—纤维模型为主线,以刚度法和柔度法,集中塑性铰模型和分布塑性模型为分支,并以常用有限元软件SAP2000、PERFORM-3D、OpenSees、Canny、Abaqus等为例,系统全面地讲解了三维框架结构弹塑性地震分析的理论知识。由于弹塑性数值计算本质上是近似计算,因此就产生了一些数值问题影响计算结果的精度。本文通过OpenSees有限元软件对单元积分段以及截面上纤维的合理划分进行了研究,使计算工作量减少而又不影响计算结果的准确性。对混凝土结构和钢结构分别给出单元积分段以及截面上纤维划分的合理建议,以指导实际工程应用。应用上述基于纤维模型原理分别用SAP2000、Perform-3D、Canny、OpenSees,对一栋12层框架结构模型进行时程非线性分析并与试验结果进行对比分析,比较结果表明两者在结构动力特性,加速度、位移响应方面等均吻合较好,验证了该模型的有效性。说明了基于纤维模型模拟梁柱构件是能取得很好的结果的。并且对比上述四个有限元软件在建模、计算、结果上各自的优缺点,综合评估上述四个有限元软件。