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建筑真实火灾发展与建筑结构火灾行为是一高度非线性过程，目前采用流体动力学理论及有限元数值方法可模拟此过程，然而，由于建筑火灾自身的复杂性、火灾与结构相互作用的复杂性，以及缺少试验数据的验证，所以数值模拟可能导致错误的模拟结果。另外，足尺火灾试验可以反映建筑结构真实火灾行为，但其昂贵费用以及试验室设备条件的限制，使得足尺试验方法难以普遍应用，而采用结构火灾缩尺模型试验方法可以为此提供—有效途径。 本文以结构火灾反应相似理论与试验方法为研究目标，以钢结构为主要分析对象，基于火场相似理论和结构热传导分析，研究结构火灾反应的相似理论;并通过对不同相似参数的火场和钢结构缩尺模型进行数值模拟和火灾试验，分析与验证火场相似理论和结构火灾反应相似理论，为研究建筑钢结构耐火性能的缩尺试验方法以及结构真实火灾反应提供分析方法、试验方法和参考依据。本文的主要研究内容如下: (1)根据前人的研究成果，分析火场各参数的相似关系，并通过火场模拟软件FDS根据相似关系对原型和1/2、1/4、1/8缩尺模型进行火场模拟，分析验证火场相似理论的正确性，并分析不同缩尺比例对相似关系的影响。 (2)基于火场相似理论和结构热传导分析，推导出结构火灾反应和防火保护层的相似关系，并通过有限元软件ABAQUS分别对无防火保护钢框架、有防火保护钢框架、混凝土板和钢框架-混凝土板组合结构进行原型和1/4模型的数值模拟，研究分析结构温度和结构变形的相似性。 (3)基于火场相似理论和结构火灾反应相似理论，进行了钢结构火灾反应相似火灾试验研究。通过设计制作缩尺比例分别为1/4和1/8的围护结构模型和钢框架模型，对其进行火灾试验，采集空气温度、结构温度和结构变形等数据，通过对比分析，验证火场和结构火灾反应相似理论。 (4)为研究结构破坏机理的相似性，分别从构件和结构层次，通过有限元软件ABAQUS对原型和1/4模型的钢柱和钢框架进行数值模拟，分析研究原型和模型破坏温度、破坏时间、破坏形态以及结构构件破坏顺序的相似性。