钢材在建筑材料中的使用量占比越来越大,凭借其轻质高强,安全可靠性高,施工速度快、工期短等优势,广泛应用于现代高层建筑领域中,但其耐火性能差的劣势也渐渐凸显。火灾在生活中时有发生,且其具有极高的危险性与极大的破坏能力,不仅人们的生命安全得不到保护,也对经济财产造成了极大的损失;风荷载作为高层建筑的主要侧向荷载之一。因此,研究高层钢结构在高温和风荷载作用下的受力性能具有重要的意义。为了减轻火灾和风荷载对钢结构倒塌引起的损失,需要了解钢结构在不同位置的受火破坏过程和破坏程度,并且准确评估出钢结构在火灾和风荷载作用下的失效温度。由于足尺高层钢框架的火灾试验和风洞试验需要大量的人力物力,因此本文利用理论分析法和数值模拟法对高层钢框架在高温和风荷载作用下展开非线性破坏研究。本文研究主要从火灾引起的高温和风荷载对建筑物的影响两方面展开:首先对三种静力等效方法进行理论分析:利用阵风荷载因子法、惯性风荷载法以及三分量法计算钢框架的等效静力风荷载,对比了三种理论方法的优势与缺陷。同时介绍了计算流体力学(CFD)相关基本理论,包括控制方程的建立、湍流模型的选取、近壁面的处理方法、边界条件与计算域的设置以及网格尺寸的划分等,同时以钢框架为例建立模型,通过编写相关程序模拟地面粗糙度及大气边界层,接着运用MATLAB软件对得到的顺风向风力时程数据进行后处理,利用统计方法得到顺风向的风荷载,并与三种等效静力法得到的风荷载对比,分别相差14.3%、18.8%与5.2%,验证了等效静力风荷载法的可行性和可靠性。然后将国外学者对火灾下单层钢框架的试验结果与本文有限元显式动态分析的结果对比,选取正确的钢材力学性能参数和热工特性参数,确定竖向荷载的荷载比以及温度场的分析步时间。接着详细对比了十五层四跨钢框架不同位置受火的局部破坏和整体破坏的情况,通过荷载比的改变来分析不同火源位置对轴向位移、顶点位移和轴力的影响,得到框架局部破坏和整体倒塌时的温度与演变过程。结果表明,框架外侧柱受火为最不利工况,容易导致结构的整体破坏;荷载比越大,框架破坏时的温度越低。最后将三种等效方法计算得到的风荷载作用到受火框架上,利用顶点位移和层间位移角的变化曲线来分析等效静力风荷载对钢框架不同层受火的影响,研究受火层对相邻层抗火性能的影响。结果表明底层和一二层受火最容易导致结构的整体倒塌;热膨胀引起的变形对顶层影响较大,需要加强对顶层框架的约束。