开展足尺试件的明火试验是结构抗火领域常用的研究手段之一。足尺试验虽能较好地反映试件在火灾下的热-力响应,但往往需要较大的场地和大型试验设备,费用高昂。缩尺模型试验的试件尺寸较小,加工和安拆方便,可解决尺度较大的构件或结构难以开展明火试验的问题,同时节省试验成本和时间。缩尺模型试验要能较为准确地预测原型的响应,必须在缩尺模型和足尺原型之间建立起相似关系。为此,本文开展了不同尺寸比例钢筋混凝土单层平面框架结构的明火试验以及数值模拟分析,以期为钢筋混凝土框架结构缩尺模型明火试验技术提供参考。本文的主要研究内容和结论如下:1、介绍了O’Connor和Reddy提出的两种结构火灾试验相似关系,在验证了ABAQUS有限元模型的可靠性后,对不同比例钢筋混凝土框架结构进行数值模拟,比较了在这两种相似关系下原型与模型框架结构的热-力响应相似性。结果表明:（1）在O’Connor相似关系下,原型与不同比例模型框架结构的热-力响应相似性良好,但模型框架的早期升温速率远高于原型构件,超出了常规耐火试验炉的升温能力,实际应用存在困难;（2）尽管Reddy相似关系下原型和模型框架的热-力响应相似性不如O’Connor相似关系下的,但由于原型与模型均采用标准升温曲线,实际试验时比较容易实施。2、对6榀具有三种不同几何尺寸比例的单层单跨钢筋混凝土平面框架结构开展标准升温条件下的明火试验,探究了原型与不同比例模型框架结构的温度场、变形以及耐火极限的相似性,考察了荷载大小对相似性的影响,结果表明:（1）在Reddy相似关系下,原型与模型框架靠近受火面位置的温度相似性较差,随着深度增加,温度相似性变好,深度继续增加后温度相似性又会变得稍差;（2）在Reddy相似关系下,相同轴压比的三种比例框架柱轴向变形曲线在受火早期相似性尚可,但在受火中后期相似性较差;原型与0.7倍模型框架的梁挠度增长趋势相近,变形和耐火极限相似性较好,但是原型与0.5倍模型框架梁的变形在受火中后期差异变大,且耐火极限相似性不佳。这主要是由原型与模型温度场的不完全相似性、破坏模式的不同以及混凝土材料高温下力学性能的尺寸效应所致。3、采用ABAQUS软件对第三章的框架试件进行有限元分析,并与试验结果进行比较,在对有限元模型进行校验后开展参数分析,建立了30个框架分析模型,考察了梁柱线刚度比、柱轴压比和梁荷载比等参数对不同比例钢筋混凝土框架结构耐火性能和破坏模式的影响,最后基于试验和有限元计算结果回归获得了修正的受火时间相似关系。结果表明:（1）因梁跨度调整而引起的梁柱线刚度比改变对不同比例框架结构耐火极限的影响较小,而因柱高度变化使得梁柱线刚度比改变对框架结构耐火极限造成的影响更为显著;柱轴压比和梁荷载比对框架结构的耐火极限及破坏模式也存在较大影响,且这种影响对大比例框架更为显著;（2）与Reddy相似关系相比,在本文提出的修正受火时间相似关系下,原型与模型框架结构的截面平均温度、变形-时间曲线和耐火极限的相似性更好。