高温下钢材力学性能模型的建立及其如何应用是进行结构抗火分析的关键和基础，对分析结果起着决定性的作用。本文对高温材性试验数据进行了回归分析，得到了Q235钢在升温恒载、升温加载、升温降载三种基本应力-温度路径下的本构关系式，进而得到不同应力-温度路径下热非弹性应力-应变增量关系式，利用虚功原理，推导出不同应力-温度路径下平面钢框架有限元分析的单元热非弹性刚度方程的显式和热膨胀荷载的显式。本文基于增量迭代法对结构进行非线性分析，在增量迭代法中考虑了热膨胀荷载的影响，而且考虑了钢材材性与升温恒载、升温加载及升温降载三种路径之间的关系，同时推导出不平衡力的显式，在此理论基础上，编制了平面钢框架火灾反应的非线性分析程序，对高温下的结构进行反应分析，最后通过常温下的静力分析、常温下的静力非线性分析、升温加荷载下的分析共三个算例进行分析，对本文理论分析方法进行了验证。