大空间建筑能够提供宽敞舒适的内部环境,又能满足建筑功能的多样化需求,所以近些年大空间钢结构建筑应用越来越广泛。钢结构抗火性能差,一旦发生火灾,钢结构很容易发生构件破坏甚至整体倒塌。目前针对钢结构的防火研究主要集中在一般室内火灾,然而大空间建筑火灾的温度场具有分层性和区域性,不同于一般室内火灾的均匀温度场,且高温荷载作用下单个构件的破坏并不意味着整个结构达到了极限状态,因此有必要针对不同火灾场景下的大空间建筑钢结构的整体抗火性能进行深入研究。本文选用一平面刚架结构和一空间网架结构作为研究对象,采用数值模拟的方法,对大空间建筑钢结构在火灾下的温度场分布和整体抗火性能进行研究。论文完成的主要研究内容如下:(1)归纳总结结构钢材在高温下的材料特性,并确定用于后续分析所需的热物理参数和力学参数的取值;介绍两种用于计算钢构件升温的方法,并结合实例对计算结果进行对比分析,确定本文所选用的计算方法;(2)利用FDS软件建立某平面刚架结构仓库固定型火源火灾模型以及某空间网架结构体育馆扩展型火源火灾模型,通过改变火源位置或着火点位置来建立不同火灾场景,并分析火源或着火点位置的改变对火灾发展过程和室内温度场的影响;(3)以FDS模拟结果作为大空间建筑火灾的室内温度场,并对该温度场进行适当分区,同时利用ANSYS瞬态热分析方法,计算两种结构体系不同火灾场景下各构件或单元不同时刻的温度值;(4)将热分析得到的构件或单元不同时刻的温度作为荷载施加到结构上,然后利用有限元软件ANSYS采用热-结构耦合分析方法,对结构在不同火灾场景下的响应进行非线性全过程数值模拟,分析其抗火性能并确定耐火极限,最后采用基于结构性能化的抗火设计方法,分析不同厚度的防火涂料对结构抗火性能的影响。