目前钢筋混凝土构件的耐火性能试验研究主要针对单根足尺构件进行,少有缩尺模型试验。足尺试验虽能较好地反映构件在火灾下的真实热—力响应,但存在试验成本高、构件尺寸受设备条件限制等问题,不利于开展大规模参数化研究,也难以将明火试验研究提升到结构层次。缩尺模型试验具有试件尺寸小、试验成本较低的优点,可以实现大规模的参数化研究及结构层次的试验研究。要开展钢筋混凝土构件或结构的缩尺模型明火试验,并根据缩尺模型试验结果预测原型的耐火性能,构建缩尺模型和原型之间的热—力响应相似关系是关键问题。钢筋混凝土柱作为建筑结构中的主要承重构件,其在高温下的耐火性能对火灾下结构整体安全有重大影响。本文采用明火试验与有限元分析相结合的方式,对不同比例钢筋混凝土柱在火灾下的热—力响应相似性及混凝土爆裂对其影响进行探究,论文的主要研究内容和结论如下:1、介绍了火灾下不同比例钢筋混凝土柱温度场的相似条件及相应的模型构件明火试验升温曲线计算方法,在校验了ABAQUS有限元模型之后,对三种不同比例钢筋混凝土柱的热—力响应进行初步有限元数值模拟,比较了三种不同的模型升温曲线计算方式下柱的热—力响应相似性。结果表明:(1)三种模型升温曲线计算方式均要求模型试件的炉膛升温速率高于原型试件(尤其在升温初期),若原型采用标准升温曲线开展试验,则当前设备条件难以满足模型试件升温初期的升温速率要求;(2)与Ng方法和O’Connor提出的热对流补偿模型相比,当采用热辐射补偿模型计算模型试件的升温曲线时,模型试件与原型试件的温度场相似性较好。2、开展了三种比例共六根钢筋混凝土柱的明火试验,探究了不同比例钢筋混凝土柱在火灾下的热—力响应相似性,同时考察了荷载比对该相似性的影响。试验结果表明:(1)在原型化时间轴下,各比例试件内部混凝土温度场相似性良好,纵筋则受到热电偶实际位置偏差和混凝土爆裂影响导致其中一部分测点温度相似性稍差;(2)大尺寸试件的混凝土爆裂相比于小尺寸试件而言更加严重;(3)相同荷载比下,不同比例试件的轴向变形在前期受热膨胀阶段较为相似,但后期随着温度升高,构件力学行为进入非线性阶段,混凝土高温爆裂以及高温下力学性能的尺寸效应使得不同比例试件的轴向变形和耐火极限不相似。3、基于ABAQUS提供的“生死单元”技术,开展了考虑混凝土高温爆裂的不同比例钢筋混凝土柱明火试验的数值模拟分析。结果表明:(1)在有限元模型中不考虑混凝土爆裂时,对于未发生严重爆裂的小尺寸试件,温度场和耐火极限的计算值与试验值较为吻合;对于发生严重爆裂的大尺寸试件,柱内混凝土测点的温度计算值与试验值绝大部分吻合良好,而钢筋测点的温度计算值与试验值偏差较大,表明混凝土高温爆裂对钢筋温度影响较大,但仅对局部混凝土温度有较大影响,而轴向变形发展趋势及耐火极限受混凝土爆裂影响显著;(2)在有限元模型中考虑爆裂之后,对于发生严重爆裂的大尺寸试件,温度场计算值与试验值吻合良好,耐火极限计算值与试验值更为接近;(3)本文提出的爆裂尺寸简化方式和考虑爆裂的建模方法可以较好地模拟混凝土爆裂的影响。