高层建筑由于结构布置复杂、建筑高度大、可燃物多等特点,致使其发生火灾的概率更大,因此研究高层建筑在火灾下的结构响应具有十分重要的意义。本文以一栋高层钢管混凝土建筑为研究对象,首先采用火灾动力软件FDS,对不同火源位置的室内火灾温度场进行模拟,得到不同火灾场景时室内温度场的分布情况,并确定最不利火灾场景。为了研究高层钢管混凝土框架结构在不同位置受火时的力学响应,利用有限元分析软件ABAQUS在验证有限元模型有效性的基础上,进行了框架分别在FDS模拟火灾温度曲线下和ISO-834标准升温曲线下的热-力耦合比较分析,研究了在两种温度曲线下该结构整体的变形以及各杆件的温度场、节点位移、应力状况、破坏机理等,并研究了有无防火保护层以及改变防火保护层厚度对结构温度场的影响规律。研究结果表明:当火源位置处于房间中心时,为最不利火灾场景,在该场景下室内最高温度为1019℃,室内总体温度在300℃以上的时间最长,共持续了20min。对钢管混凝土框架梁、柱温度场分析表明,三面受火柱温度场仅关于垂直背火面方向单轴对称;四面受火柱温度场沿截面方向双轴对称;上翼缘温度最低,腹板和下翼缘温度接近。对钢管混凝土框架不同区域受火时的破坏形态分析表明,在不考虑防火保护层的情况下,两种火灾温度曲线作用下结构的破坏均为钢梁破坏,其中底部Ⅰ区域破坏程度最小,顶部Ⅲ区域破坏程度最大;在FDS模拟火灾温度曲线下,结构三个区域均未达到耐火极限,这是由于FDS模拟火灾发展全过程中存在降温衰退阶段引起的,而在ISO-834标准升温曲线作用下,结构的三个区域均达到耐火极限,其中Ⅲ区域耐火极限最短,为13min,Ⅰ区域耐火极限最长,为29min。在两种温度曲线下,梁柱节点区由于各杆件线刚度比的差异,导致三个受火区域的竖向位移差别均不大,水平位移差异较明显。由应力分析可知,钢梁上翼缘为受力最薄弱位置;对于三面受火柱,受火面产生压应力,背火面产生拉应力,核心混凝土的纵向应力以膨胀产生的拉应力为主;对于四面受火柱,核心混凝土膨胀拉应力在降温阶段减小。防火保护层存在能使构件的温度场更加均匀,大幅度降低构件的截面温度,随着防火保护层厚度的增加,其温度降低的幅度减小。