钢结构因具有质量轻、强度高、施工周期短等优势,得到了快速的应用发展。然而,钢结构不耐火,在火灾条件下钢材的力学性能快速下降,从而导致钢结构产生严重的破坏甚至引发倒塌,给人民的生命财产造成巨大的损失。正由于钢材的耐火性差的特性,使其在结构安全方面存在很明显的缺陷。所以研究钢结构在高温下的破坏机理显得十分必要。本文在前人研究的基础上,将工程结构相关理论及火灾科学基本理论相结合,采用有限元分析软件ANSYS对火灾条件下的钢框架进行热力耦合分析,得到了钢构件截面温度变化规律,以及热力耦合作用下钢框架的破坏机理;探讨了受火位置的不同对钢框架抗火性能的影响;考查了不同的受火方式对两端固定的钢梁抗火性能的影响分析;对国内外防火设计方法进行了总结,分析了受火方式以及防火涂层对钢构件温度场影响的规律。通过模拟分析,可得如下结论:(1)钢构件无论是单面受火还是三面受火,截面温度分布很不均匀,受火面温度高,而背火面温度较低;(2)受火钢框架的梁柱节点处受力复杂,易发生破坏,是结构抗火的薄弱部位,需予以加强保护措施;(3)钢框架受火位置不同对其反应特性也有一定影响,边跨受火时,底层柱顶端的水平侧移值较中跨受火时要大,而梁的跨中挠度值较中跨受火时相对小一些;(4)火灾发生后钢梁通常是三面受火,梁腹板和下翼缘温度迅速上升,温度差别很小,而上翼缘温度与截面其他部位相比有较大差别;(5)火灾中材料膨胀对于钢构件的受力状态有着明显的影响;(6)对于两端固定的钢梁,在受火区域一定的情况下,受火面越多,钢梁破坏时间就越短;反之,受火面一定的情况下,受区域越大,钢梁达到极限承载力的时间就越短;(7)与无防火涂层的钢构件相比,防火涂层对钢构件的保护作用比较显著,延缓截面温度快速上升速率;(8)结构受火方式对钢构件的温度场分布也有很大影响,受火面越多构件在火灾下的反应也就越剧烈。希望通过本文对火灾(高温)下钢框架破坏机理及安全防护性能的研究,可为钢结构抗火设计提供一些有益的探索和参考。