□建筑三院 代东亮/文

    国外对结构在火灾下抗火性能方面的研究开展较早。早在 1918 年，美国对混凝土的抗火性能已经进行了相关试验。1932 年，英国对单根构件在火灾下的受力性进行了相关试验。1995-1998年，由英国钢铁公司组织进行了卡丁顿试验，对8层钢结构框架先后进行了6次火灾试验，得到了大量整体结构在火灾下的变形及相应的受力反应数据，此次试验是结构抗火研究的里程碑，为今后进行结构抗火设计提供指导性依据。德国A.Rubert和P. Schaumann进行的一系列平面钢框架和梁柱组合次结构模型试验。英国BRE及澳大利亚对钢结构的足尺模型进行了相关抗火试验，BRE试验对结构抗火设计的影响最大。BRE试验表明：1）在火灾下，整体结构中梁的端部连接如果不破坏，虽然梁会产生极大的挠曲变形，但是其承载能力反而有所提高，这是因为梁由抗弯机制转化为悬链线机制；2）整体楼板在火灾下，由于楼板中钢筋的变形，使楼板转变为破裂膜结构，这种转变对楼板的承载能力具有极大的提高，由此可以使部分次梁及楼板不需进行放火保护。

    国内对于钢结构抗火性能方面的研究影响较大的是，在1980~1990年间，部分钢结构公司联合清华大学，同济大学等高校，对钢材Q345、Q235、SM41及20MnTiB 在高温环境中的屈服强度，弹性模量，延伸率，应力-应变关系进行了试验研究。李国强教授的课题组在对钢柱、钢梁、高强螺栓连接及钢框架处于火灾下的受力性能进行试验研究的基础上，编制了《建筑钢结构防火技术规程》（DG/TJ08-008-2000），这是我国第一部关于结构抗火设计方面的地方法规。

    二、理论研究方面

    钢结构抗火性能方面的理论研究，主要采用数值模拟进行火灾下钢结构的结构反应，实质是结构的非线性分析，数值模拟中所涉及到问题主要是材料非线性和几何非线性、钢材的热膨胀效应、钢构件截面上温度的不均匀分布。早期主要是编制相关程序进行分析，而现在主要采用商业化分析软件进行有限元数值模拟。

    同济大学的李国强通过对外伸端板常温下初始刚度和极限承载力的分析，引入了钢材高温下的材料特性，得出了节点在高温下的初始刚度和极限承载力。并对一组约束钢柱进行了抗火试验，得到钢柱温度和位移测量结果、钢柱试验后残余变形，且对试验结果进行了数值模拟。清华大学的白音、石永久对大空间钢结构火灾升温过程中受力性能的计算方法进行了探讨，提出了四角锥网架火灾下中心点位移的计算方法——修正拟夹层板法，并结合火灾下受力性能影响因素分析，得到了考虑不均匀温度场分布的临界温度计算表。西安建筑科技大学的胡海涛、董毓利在试验基础上分析了高温时高强混凝土立方体抗压强度、棱柱体抗压强度(峰值应力)、峰值应变、弹性模量、应力—应变性能、自由膨胀应变、应力下的温度应变和瞬态热应变的变化规律，并建立了相应的计算公式。总之，目前对单根构件的分析已经有了一定的理论成果。