冷成型钢房屋建筑结构体系是天然绿色与工业化建筑,在我国具有良好的应用与发展前景。冷成型钢复合墙体是该类结构体系的主要承重及竖向分隔部件,亦可作为独立部件在混凝土结构中使用,其抗火性能在近年来得到越来越广泛的关注。已有冷成型钢复合墙体抗火试验大多只针对ISO834火灾环境,其试验结果并不能反映该类墙体在一些特殊环境下的抗火性能。鉴于此,本文开展了不同火灾环境下不同尺寸的冷成型钢复合墙体模型的抗火试验研究,主要内容如下:1.冷成型钢复合墙体中等尺寸模型非承重抗火试验研究设计完成了18片中等尺寸冷成型钢复合墙体模型的抗火试验,涉及ISO834、碳氢、室外标准火灾曲线和典型真实火灾设计曲线共四类火灾环境以及内置填充层和外置填充层两类墙体构造,结果表明:(1)室外火灾环境对于非承重冷成型钢墙体的火灾危害程度并不严重,墙体模型在室外火灾试验后期达到类似于稳态的传热状态;(2)外置填充层的构造是一种较内置填充层更合理的抗火构造形式,能够提高冷成型钢复合墙体的耐火极限,并建议采用墙板背热面达到900℃作为受火侧表层石膏板的脱落临界温度;(3)非承重复合墙体在热膨胀荷载和自重作用下,其墙体立柱呈现两类受火破坏模式,分析了破坏模式产生机理;(4)证实了常见的火灾升温曲线面积等效和火灾总输入能等效两种等效爆火时间计算模型对冷成型钢复合墙体均不适用,其原因在于复合墙体受火过程中墙板和填充材料会发生脱落;(5)验证了龙骨横截面温度分布假定具有良好的适用性,并提出了一种基于一维有限差分法的龙骨横截面温度场快速简化计算方法,可用以提高冷成型钢复合墙体的受火传热模拟计算效率。2.冷成型钢复合墙体足尺模型承重抗火试验研究设计完成了8片足尺冷成型钢复合墙体模型的抗火试验,涉及四类火灾环境、两类板材以及三类不同荷载条件,结果表明:(1)四类典型火灾环境下,将冷成型钢承重复合墙体的基层石膏板代替为玻特板,均可延长墙体丧失高温承载力对应的耐火时间;(2)不同火灾环境下,冷成型钢复合墙体的龙骨立柱受火破坏模式保持一致,并且龙骨热翼缘临界温度非常接近,由此初步提出以复合墙体受火过程中龙骨立柱热翼缘失效温度相一致作为基本原则的新的空腔填充冷成型钢承重复合墙体等效爆火时间计算模型的基本概念;(3)横截面尺寸及构造完全相同的中等尺寸模型与足尺模型在相同火灾环境下的横截面温度场趋于一致,并据此提出了一种小型标准试件抗火试验方法,即可通过单次中等尺寸非承重墙体抗火试验,确定不同荷载比率的足尺承重墙体耐火极限;(4)证明了轴向荷载水平对于冷成型钢复合墙体受火过程中的温度场影响不明显,为冷成型钢复合墙体抗火研究中的间接耦合方法提供了支撑依据;(5)初步提出基于基准温度修正的等效爆火时间计算模型,可准确预测足尺冷成型钢承重复合墙体的结构失效等效爆火时间;(6)结合高温摄像,证实了石膏板覆面冷成型钢复合墙体在受火过程中石膏板竖向拼缝的敞开是板材受热后的材料固有特性,与复合墙体受火过程中的荷载水平以及平面外弯曲变形无明显关联。本文主要创新点如下:(1)率先开展了碳氢火灾以及室外火灾环境下冷成型钢复合墙体的承重及非承重抗火试验,证实了不同火灾环境对墙体立柱受火破坏模式及龙骨热翼缘临界温度影响并不明显,提出了基于龙骨翼缘临界温度相关的等效爆火模型的概念。(2)试验证明了轴向荷载水平和墙体平面尺寸对于冷成型钢复合墙体受火过程中的温度场影响均不明显,为冷成型钢承重复合墙体的间接耦合抗火数值模拟提供了依据,并提出了简化的小型标准试件抗火试验方法;(3)率先针对冷成型钢复合墙体开展等效爆火时间计算模型的直接试验验证,提出基准温度修改方法,有效提高了复合墙体的结构失效等效爆火时间的预测精度。