薄壁型钢-混凝土组合框架结构是一种新型的结构形式,目前国内外仅对单个组合构件的耐火性能有所研究,而对结构的整体耐火性能及抗火设计方法的研究尚未开展。论文在考虑材料非线性和几何非线性的基础上,采用有限单元与有限差分相结合的方法,编写了ANSYS热分析程序,分析了薄壁型钢-混凝土组合框架各截面的温度场,计算结果得到了相关文献的验证。其次,建立了常温下求解薄壁型钢-混凝土组合框架极限承载力非线性有限元模型,为火灾下施加“静力荷载水平”提供依据,有限元计算结果与文献试验结果吻合较好。然后,通过算例验证了采用ANSYS软件进行结构抗火性能分析的可行性,经济准确地计算出了组合框架在不同时间的抗火响应。最后,设计了一榀单层单跨薄壁型钢-混凝土组合框架,对其在火灾下的抗火性能进行了实验研究,实验结果验证了理论分析模型的合理性、准确性和可靠性。通过理论分析、有限元软件的模拟计算,以及实验研究,得到以下主要结论:(1)在ISO-834升温曲线作用下,构件截面的温度场分布是不均匀的,故单纯地采用临界温度来判定结构是否失效是不准确的;(2)荷载水平对薄壁型钢-混凝土组合框架的耐火极限影响很大,总能找到一个最佳荷载比,使得组合框架的耐火极限达到最大;当荷载比一定时,防火保护层厚度对组合框架的耐火极限影响显著,而其他参数对组合框架耐火极限影响很小;(3)高温下薄壁型钢-混凝土组合框架的破坏主要表现为钢板的局部屈曲;(4)薄壁型钢-混凝土组合框架在不加防火保护时的耐火极限仅为8~15min左右,多数情况下需要采取防火保护才能达到《建筑设计防火规范》规定的耐火极限要求;(5)由于填充混凝土的吸热作用及其能有效阻止薄壁钢板局部屈曲的过早发生,组合框架的抗火性能明显要好于同等条件的纯钢框架结构。