钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好等优势，因此在我国的工业厂房及高层建筑等方面得到了广泛的应用。但钢材的耐火性能极差，钢结构建筑一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏甚至倒塌。因此，对于火灾作用下多高层钢框架结构的耐火性能及破坏规律的研究很有必要。本文立足于国内外有关成果，结合我国钢结构的结构形式特点，以整体结构的耐火性能和倒塌破坏机理为研究目标，从考虑整体高层结构影响的子结构模型入手，结合子结构模型的火灾试验研究及精细化的有限元分析方法，对考虑整体结构影响的构件耐火性能、局部火灾作用下整体结构的破坏机理以及其他各种影响因素的影响规律等问题进行深入系统的研究，为多高层钢结构的抗火设计及火灾下整体结构的倒塌性能评估提供分析方法和参考依据。本文主要完成以下三部分内容：（1）通过对整体钢结构在局部火灾作用下的破坏规律及其耐火性能的分析，初步提出了局部火灾下多高层钢结构耐火性能分析的相应子结构分析模型及其分析方法，并通过数值模型研究了子结构分析模型的有效性。（2）设计了四个火灾试验模型，在高温试验炉内进行了火灾模拟试验，分别对钢结构在不同受火情况下的行为特征进行了研究。与多数火灾试验不同的是，试验中不仅测得了钢结构不同部位的温度场分布情况及受火梁柱的变形规律，同时还利用自制的测力支座测得了受火钢柱的轴力变化。（3）利用ABAQUS有限元分析软件，建立了相应于试验的整体数值模型及精细化的子结构模型，并将模拟结果与试验结果进行了对比分析，得到了局部火灾作用下子结构模型代替整体结构模型的分析方法。