空间网格结构是由许多形状、尺寸标准化的杆件和节点体系,按照一定的规律相互连接而形成的网格状结构。它具有自重轻、用材省、造型美观、空间刚度大、施工安装便利等诸多优点,是目前应用最为广泛的大跨度建筑结构形式之一。火灾是建筑结构最常遭遇的灾害之一,目前空间网格结构火灾安全性能的研究主要关注其在火灾高温下的力学性能,而对其火灾高温后的残余力学性能涉及很少。为合理开展火灾后空间网格结构的损伤鉴定和安全性能评估,本文从结构材料、连接节点和整体结构三个方面对火灾后空间网格结构的残余力学性能进行了研究,主要研究内容和成果包括:(1)高温后空间网格结构常用国产材料力学性能试验和预测模型研究对包括热轧钢、冷弯型钢、高强钢拉杆、铸钢、低松弛预应力高强钢丝以及结构铝合金在内的六种空间网格结构常用结构材料开展了高温后力学性能试验,考虑了过火温度、冷却方式、材料强度等级以及反复升温-冷却过程等因素的影响,试件总数超过1000件;获得并分析了高温后材料的应力-应变关系曲线、弹性模量、屈服强度、极限强度以及延性水平等相关力学性能及其变化规律;在试验研究的基础上,提出各材料高温后弹性模量、屈服强度和极限强度残余系数的拟合计算公式,并建立了相应的高温后应力-应变关系模型。(2)火灾高温后焊接空心球节点残余力学性能试验研究对24个经历均匀升-降温和12个经历ISO-834标准升-降温火灾工况后的焊接空心球节点的力学性能进行了试验研究,考察了过火温度(或最高火灾温度)、冷却方式、钢材强度等级以及荷载偏心等因素对节点力学性能的影响规律;获得并分析了火灾全过程节点表面温度的发展规律以及两种不同火灾工况后节点的破坏模式、荷载-位移关系曲线、荷载-钢管转角关系曲线、初始轴向刚度、屈服荷载、极限承载力、延性水平以及应变分布和发展等主要力学性能及其变化规律。(3)火灾后焊接空心球节点残余力学性能数值模拟和实用计算方法研究基于ABAQUS有限元分析软件分别建立了均匀升-降温和ISO-834标准升-降温两种火灾工况后焊接空心球节点的有限元分析模型,并通过试验结果验证了所建立模型的可靠性;参数化分析了过火温度(或最高火灾温度)、冷却方式、钢材强度等级、偏心率以及空心球外径、空心球壁厚、空心球和钢管外径之比等几何参数对焊接空心球节点承载力和初始轴向刚度的影响规律,提出了均匀升-降温和ISO-834标准升-降温火灾工况后焊接空心球节点的极限承载力和初始轴向刚度实用计算公式,并针对不同工况公式的适用范围给出了建议。(4)基于全过程分析的火灾后空间网格结构力学性能和安全评估方法研究建立了基于ABAQUS的空间网格结构火灾全过程力学性能分析方法,分析得到了焊接空心球单层网壳结构火灾全过程的温度分布、力学响应以及火灾后的残余变形和残余应力分布特征;参数化分析了最高火灾温度、温度场不均匀分布、支座刚度、节点刚度、初始荷载比以及网壳几何尺寸等因素对单层网壳弹塑性稳定承载力的影响规律,提出了火灾后单层网壳弹塑性稳定承载力的简化计算公式;针对现有鉴定方法的不足,提出了一种调查检测与全过程分析相结合的火灾后空间网格结构安全性能评估方法。