冷成型钢结构源于传统的木结构,它是一种通过紧固件连接冷成型钢构件与轻质建筑板材的建筑结构体系,具有自重轻、施工便利、抗震性能好、绿色环保等优点。本文对冷成型钢及冷成型钢-钢连接件高温力学性能进行试验研究,为冷成型钢结构火灾条件下的受力性能分析及数值模拟研究提供基础性数据,并运用ANSYS有限元软件对冷成型钢-钢自攻螺钉连接件稳态试验进行数值模拟。主要内容及结论如下:首先,通过高温稳态与高温瞬态试验对G550(0.75mm)、Q345(1.0mm、2.0mm)冷成型钢的平板与转角部位共进行了300余次高温力学性能试验,结果表明:冷成型钢的材料性能随着温度的升高逐渐降低,到700℃时仅有常温10%左右的强度;冷成型钢转角与平板部位由于冷弯效应,在同样温度工况下的弹性模量及屈服强度不同,并且这种差异并不会随着温度的升高而改变;规范给定的钢材高温材料性能退化曲线不适用于本次试验。本文结合本次研究与国内外现有试验数据,提出冷成型钢平板与转角部位的高温力学退化模型,该模型可对冷成型钢高温力学性能进行安全可靠的预测。研究还发现,瞬态试验与稳态试验所得到的应力-应变曲线不相同,相比稳态试验,瞬态试验所测得的弹性模量更小,若以稳态试验结果代替瞬态试验结果用于冷成型钢结构抗火计算,可能导致预测耐火时间偏不安全。其次,对四种冷成型钢-钢连接件进行了120余次高温稳态与80余次瞬态试验,结果表明:冷成型钢-钢自攻螺钉连接件的破坏模式主要包括螺钉斜拔破坏伴随孔壁承压(TB)、螺钉斜拔破坏伴随孔壁撕裂(TT)及纯剪切破坏(SS)三种,破坏模式受钢板厚度及钢材强度影响;R.A.Laboube群体效应公式对于高温条件下两根螺钉的冷成型钢-钢连接件工况仍然适用,并具有良好的安全性;现行的北美规范/澳洲规范及中国规范中螺钉连接件设计计算方法均以破坏模式为基础,中国规范较北美/澳洲规范偏于保守,规范公式对连接件在高温稳态试验下的承载力估算同样具有适用性。破坏模式为螺钉斜拔的连接件高温极限强度退化主要取决于钢板的强度退化,螺钉剪断破坏的连接件承载力主要取决于螺钉的抗剪能力,本文对上述两类破坏模式的连接件分别提出了高温极限强度退化模型,可偏安全地对其高温承载力进行预测。本文还提出了连接件瞬态试验破坏温度预测模型,该模型对与本次试验材料相似的连接件具有适用性与安全性。最后,运用ANSYS有限元软件,选取四种冷成型钢-钢连接件并考虑8种温度工况,共建立了32个钢-钢连接件三维实体有限元模型,对钢-钢连接件高温稳态轴向受拉的破坏模式及力-位移曲线规律进行模拟。模型采用soild185实体单元,考虑材料非线性与接触非线性。将有限元模拟结果与冷成型钢-钢连接件高温稳态试验结果进行对比,发现退化模型可以偏安全的预测连接件有限元模拟的退化系数。对比模拟得到的峰值荷载和试验结果,其比值基本在0.9-1.2范围内,表明本文的有限元模拟方法是正确的,使用ANSYS有限元模拟冷成型钢-钢连接件高温稳态轴向受拉行为行之有效。