鉴于建筑火灾过程中火焰羽流的特点以及热量传递的方式,对于最先受到大面积损伤的梁板类构件来讲,高温引起材料性能的劣化必然降低构件耐久性和承载能力,使用合适的检测方法对构件损伤程度和剩余承载力做出有效评价十分必要。目前动力识别理论在桥梁疲劳损伤识别中已经广泛使用,但对于火灾后构件的损伤判别理论还不成熟。本文以动力损伤识别理论和火灾损伤识别理论为基础,针对火灾损伤的特点,对结构火灾损伤进行了界定。引入了横观各向同性梁,同时考虑均匀火灾损伤条件下由于弹性模量损伤和中性轴上移引起的动力反应,建立了考虑转动惯量和剪切变形的火灾损伤模型。针对由于热力耦合作用引起的简支梁火灾损伤,提出了以刚度为转换变量,以频率为损伤识别指纹的动力识别新方法。并通过具体的火灾试验、模态试验、承载力试验验证了理论的有效性。主要研究内容和成果如下:1.对实际火灾过程进行调查,了解建筑火灾发生发展的特点,分析了国内外火灾损伤识别理论的发展现状:偏于定性而量化程度不够;针对火灾特点对火灾损伤进行定义:火灾损伤主要是由于材料随高温变化引起的大面积,近似均匀性,沿受火面向内非线性梯度化劣化损伤。对比动力识别理论模型与火灾损伤模型的异同点,总结了模态识别理论的研究现状,论证了其用于火灾损伤评价的可行性。2.分别基于铁木辛柯理论和厚板理论,建立了考虑剪切变形和转动惯量的自由振动微分方程,并根据两边简支约束的边界条件计算了其各阶固有频率和振型。使用有限元软件Abaqus建立简支梁模型进行模拟试验,并与两种理论对比,分析了剪切变形和转动惯量的影响规律。研究发现两种梁理论模型在低阶模态中模拟值与理论值吻合性良好,高阶模态中厚板积分理论计算值更加精确;在研究高跨比大于1/6的梁或者高阶模态变化规律时,剪切变形和转动惯量对自振特性的影响不可忽略。3.建立混凝土梁高温下损伤的时变模型,根据火灾下损伤的均匀化梯度化的特点,考虑均匀损伤条件,将梁假设为沿高度方向的横观各向同性梁。运用富氏变换理论求取一维热传导关于时间和空间的解析方程,再以刚度为纽带,将一维解析解和频率解析中关于温度的弹性模量变化表达式代入解析方程,并沿高度方向进行积分,得到了以受火时间为自变量的高温下素混凝土简支梁自振频率变化规律。考虑整体配筋率对梁刚度的贡献,推导出梁的整体配筋率与梁刚度的影响系数,最终建立以频率为识别指纹的火灾下钢筋混凝土简支梁动力损伤识别方法。并运用有限元软件对配筋率影响进行模拟分析,对比发现:理论值与模拟值吻合性良好,而且配筋率对梁刚度的贡献在高温后有所增大。最后提出频率等效条件下的折算梁高,用于火灾后剩余承载力计算参考,并运用模态曲率法和任意两阶频率变化比法对火灾区域性损伤进行位置判别。4.设计制作钢筋混凝土梁试件,模拟标准升温模式进行火灾试验,对不同配筋率不同受火时间梁构件,进行火灾前后的模态采集试验和自然冷却后的剩余承载力测定。对试验数据与理论数据进行对比分析发现:(1)在标准ISO834升温模式下,梁的损伤与均匀化损伤模型基本一致,内部温度场基本符合一维热传导规律;(2)高温后梁的固有频率下降明显。90min与120min受火后梁的基频分别下降达到约40%和52%,高阶模态比低阶模态的下降程度更加明显;(3)试验测试值与理论计算值变化规律基本一致,可以用来进行识别参考;(4)火灾后频率降低程度与整体配筋率和受火时间有关,随着受火时间增加,频率下降呈现非线性降低;随着配筋率增加,梁的固有频率有增大趋势。(5)火灾后梁振型变化不明显;但内部缺陷严重,耗能能力增加,阻尼比显著增加。