目前混凝土结构耐火领域绝大部分试验研究都是针对独立的单根足尺构件。足尺构件的明火试验虽然能很好地反映独立构件在火灾中的真实响应,但需要较大的场地和大型试验设备,费用高昂,测试构件尺寸受限制,难以进行重复试验或多组对照试验,获得的试验数据有限。开展钢筋混凝土缩尺模型构件明火试验研究,建立缩尺模型在火灾下的热—力响应与足尺原型热—力响应的相似关系,从而实现用缩尺模型试验结果预测足尺构件的响应,不但可以大大节约成本和资源,使重复性试验变得简单易行,而且能推动混凝土结构耐火领域的研究从独立构件层次提升到整体结构层次。本文在已有相似理论的基础上,开展了不同比例钢筋混凝土梁的明火试验及有限元分析,试图构建不同比例钢筋混凝土梁在火灾下的热—力响应的相似关系。论文的主要研究内容和结论如下:1、介绍了不同比例钢筋混凝土梁温度场和力学性能相似的条件以及缩尺模型升温曲线的计算方法,采用有限元软件对三种比例的钢筋混凝土梁进行了高温性能数值模拟分析,比较了0.4和0.6荷载比下,分别采用热辐射模型和热对流模型确定模型升温曲线时三种比例梁的温度场、跨中挠度及耐火极限的相似性,初步验证了火灾下钢筋混凝土梁相似理论的正确性。有限元分析结果表明:(1)无论是采用热对流模型还是热辐射模型确定缩尺模型梁(简称“模型梁”)的升温曲线,模型梁的升温速度,尤其是早期均远高于原型梁。明火试验中若原型梁采用标准升温曲线升温,则模型梁的升温曲线在试验初期所需达到的温度过高,现有的试验条件无法达到。(2)与热对流模型相比,采用热辐射模型确定模型梁升温曲线时,有限元模拟获得的各比例试件温度场和力学性能的相似性更好,因此将热辐射模型作为后续明火试验中试件升温曲线的计算方法。2、开展了三种比例共六根钢筋混凝土无损梁的明火试验,并使用有限元软件对试件进行了数值模拟,探究了不同比例钢筋混凝土梁在火灾下的内部温度场及力学性能的相似性,同时考察了荷载比对该相似性的影响。结果表明:(1)各比例试件的内部温度场相似性良好,但因尺寸效应的存在,不同比例试件在火灾下的力学性能和耐火极限的相似性不佳;(2)荷载比对构件内部温度场的相似性无显著影响,但对火灾下梁的力学性能和耐火极限的相似性有影响,荷载比越大,耐火极限的相似性越差;(3)有限元模拟分析因未能充分反映不同比例试件在高温下力学性能的尺寸效应,其分析结果与试验结果存在一定偏差。3、开展了三种比例共九根钢筋混凝土梁的预损伤试验以及损伤后的明火试验,考察了不同程度的预损伤(裂缝、残余变形)对钢筋混凝土梁耐火性能的影响,探究了不同比例的预损伤钢筋混凝土梁在火灾下的温度场和力学性能的相似性。试验结果表明:(1)常温时钢筋混凝土梁在静力荷载下的响应即存在一定的尺寸效应。(2)总体而言,预损伤试验产生的裂缝对试件的整个温度场无显著影响,仅对局部混凝土的温度有一定影响。(3)不同比例的预损伤钢筋混凝土梁在火灾下的温度场相似性良好,而力学性能和耐火极限的相似性受损伤程度影响,且因尺寸效应的存在而有一定偏差。(4)将受火时间的比例指数由2调整为1.7-1.8,可使不同比例试件的耐火极限取得较好的相似性。