随着建筑功能的进步和整合，由于可燃材料的积累增加，室内火灾的致命性不可避免地增加。对于钢结构（如钢框架和工业建筑）而言，这种风险尤为严重，因为这些结构主要使用非耐火钢材建造。历史上的火灾事件，包括9/11袭击中的WTC7 [1] 和英国的Broadgate Phase 8建筑 [2]，以及大规模火灾试验（例如Cardington [3] 和NIST [4]），都表明钢框架在高温下的逐步倒塌通常是由梁柱节点的失效引发的。尽管现有的规范 [5]、[6]、[7] 提供了构件级别的防火设计方法，但火灾作用下节点的设计理念仍不够明确，需要进一步研究。
由于钢框架中梁柱连接的多样性和复杂性，加上火灾试验的高成本，仅依靠实验来研究其高温性能是不现实的。Zoetemeijer [8] 研究了螺栓连接的机械特性，并指出节点的旋转可以通过各个部件相对于各自旋转中心的变形来表示。这些部件通过刚度分布原理形成抗弯机制，从而为基于部件的方法奠定了概念基础。基于部件的模型具有明确的物理意义，有助于理解节点行为和识别失效顺序 [9]。欧洲规范3 [10] 推荐了基于部件的方法，该方法通过将节点部件建模为串联和并联的刚性和弹簧来评估节点的旋转能力。这种方法在常温下的有效性已通过多种连接类型得到了广泛验证，例如端板 [11]、角接头 [12]、[13] 和鳍板接头 [14]。
近年来，对梁柱接头高温行为的研究已成为准确模拟火灾响应和提高结构可靠性的关键焦点。因此，基于部件的方法已扩展到高温领域。Simões等人 [15] 通过开发一个使用温度依赖材料特性的拉伸弹簧和刚性链接的分析模型，将基于部件的方法应用于钢接头的火灾响应预测。应用于十字形平端板接头时，基于部件的模型成功捕捉到了高温下的力矩-旋转响应。Al-Jabri等人 [16] 基于T型杆理论提出了角接头的部件模型；其预测精确地反映了试验中观察到的旋转刚度和能力的降低。实验研究也支持了基于部件的模型的发展。Wang等人 [17] 对扩展端板接头进行了炉内试验，以检验其耐火能力，确定了失效特性和加劲肋及端板深度的影响。相应的部件模型得到了进一步发展，其预测结果与实验结果吻合良好。Qian等人 [18] 使用基于部件的方法分析了平端板接头的高温行为，并考虑了热约束效应。该模型得到了FE模拟的支持，与炉内试验结果高度一致，并有效捕捉了热约束的影响。最近，人们也开始关注复合接头。Quan等人 [19] 建立了一个基于部件的鳍板连接模型，明确考虑了梁柱界面处的板连续性。该模型在Vulcan软件中实现，并在常温和高温下与实验结果进行了验证，成功模拟了火灾下的接头失效和复合梁行为，参数研究突出了轴向约束刚度和加固比的作用。此外，Fan等人 [20] 通过火灾试验和数值模拟研究了螺栓-焊接混合连接（BWC-SF）的耐火性能。提出了用于计算高温下抗弯能力和初始旋转刚度的基于部件的公式，并考虑了内部温度梯度的影响。
然而，对于在高层和长跨度结构中广泛采用的全焊接钢结构连接（FWC-SF），尽管已经进行了多项关于其火灾性能的实验研究 [21]、[22]、[23]，但目前尚未建立高温下的部件模型。本研究通过火灾试验研究了节点部件的温度演变及其相关失效特性，然后开发并验证了FWC-SF节点的热-力耦合FE模型。通过参数分析，确定了影响FWC-SF节点耐火性能和旋转性能的关键部件。随后提出了一个简化的部件模型，明确考虑了材料和几何非线性以及塑性中性轴的动态迁移。随后推导并验证了预测高温下力矩-旋转关系、初始旋转刚度和极限力矩的公式。这项研究不仅为FWC-SF节点提供了实用的防火设计方法，还为钢结构火灾模拟引入了一种简化的节点建模策略。
