按發(fā)達國家鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量占總鋼材產(chǎn)量10％計算，鋼結(jié)構(gòu)在我國具有廣闊的發(fā)展空間，但鋼結(jié)構(gòu)耐火性極差，易在火災中發(fā)生倒塌破壞。1997—2003年間，我國重大火災中倒塌的鋼結(jié)構(gòu)建筑共計26棟，直接經(jīng)濟損失2.12億元。鋼結(jié)構(gòu)耐火性差的主要原因是鋼材在高溫下力學性能嚴重降低。升溫鋼材的高溫下力學性能主要通過恒溫加載和恒載升溫試驗研究來獲得。雖然國內(nèi)外對鋼材做過大量的試驗研究，但存在以下問題：一是業(yè)已發(fā)表的鋼材高溫力學性能研究成果是基于恒溫加載試驗，與鋼結(jié)構(gòu)在火災下的熱-力路徑不符；二是國外研究成果未必適合我國國產(chǎn)鋼材，國內(nèi)的研究規(guī)模太小，代表性不足。還未建立應力-應變數(shù)值模型和全過程彈性模量；三是最先進的鋼結(jié)構(gòu)整體火響應分析主要內(nèi)容是計算結(jié)構(gòu)在基本不變的重力荷載作用下隨溫度升高而產(chǎn)生的變形和應力，這需要用恒載升溫試驗結(jié)果來構(gòu)造鋼材應變-溫度-應力材料模型，用恒溫加載試驗結(jié)果構(gòu)造應力-應變曲線和全過程彈性模量。組合使用這兩種模型可對鋼結(jié)構(gòu)抗火全過程進行精確分析。雖然恒溫加載試驗方案早已提出，但國內(nèi)外至今未見具體計算模型發(fā)表，這已成為我國鋼結(jié)構(gòu)耐火設計發(fā)展的“瓶頸”。
由中國人民武裝警察部隊學院完成的“鋼結(jié)構(gòu)用鋼（16Mn）高溫力學性能試驗研究”項目，利用自行開發(fā)的試驗裝置，采用恒溫加載和恒載升溫試驗方法，對國產(chǎn)Q345結(jié)構(gòu)鋼進行試驗研究，揭示了鋼材在600°C范圍內(nèi)的力學性能變化規(guī)律和離散性，據(jù)此建立了鋼材的應力-應變曲線、全過程彈性模量、屈服強度、膨脹系數(shù)、應變-溫度-應力關系、強度與臨界溫度計算模型。
