高强钢相对于普通结构钢而言,强度更高,在建筑结构中使用可以节约材料、降低成本和提升抗震性能。随着我国炼钢技术的进步,和“碳达峰、碳中和”双碳战略的推进,高强钢在建筑结构中的应用逐步增多,尤其是Q460高强钢,已经被大量应用到大跨或高层等结构中。但Q460高强钢在高温下弹性模量和屈服强度会迅速下降,使得高强钢结构在火灾下容易丧失稳定性和承载力。当前钢结构抗火设计方法是针对普通结构钢提出的,而Q460高强钢在高温下的力学性能与普通钢有较大区别,所以现行的抗火设计理论不能直接应用于高强Q460钢梁。本文为了获得约束Q460钢梁在火灾下的力学响应,采用试验方法、有限元分析方法和理论分析方法,对约束Q460钢梁的耐火性能进行了系统研究。主要的研究工作如下:1、完成了3个瞬态试验,分别对比研究了荷载比和梁端约束刚度对约束Q460钢梁耐火性能的影响。研究发现,荷载比对钢梁临界温度影响较大,梁端约束刚度对钢梁临界温度影响不明显;荷载比和梁端约束刚度对梁端附加轴力影响均较大。2、完成1个钢梁抗弯承载力试验和1个740℃下钢梁的稳态试验,对比分析了740℃时约束Q460钢梁极限承载力和跨中变形刚度相对于常温时的下降幅度。研究发现,740℃时约束Q460钢梁极限承载力下降幅度低于740℃时Q460钢材屈服强度下降幅度;740℃时约束Q460钢梁跨中变形刚度下降幅度与740℃时Q460钢材弹性模量下降幅度接近。3、对比研究了瞬态试验和稳态试验两种试验模式对约束Q460钢梁耐火性能的影响。研究发现,在稳态试验选取的温度与瞬态试验临界温度接近的情况下,稳态试验的附加轴力峰值比瞬态试验约高40%,稳态试验的极限荷载值比瞬态试验荷载值低8%。同时,约束Q460钢梁在横向荷载和高温热膨胀引起的附加轴力联合作用下,更容易发生整体弯扭失稳破坏。4、考虑Q460钢梁几何初始缺陷、Q460钢高温蠕变和高温材料属性退化等因素,建立了约束Q460钢梁热力耦合分析模型,同时将有限元模型计算得到的位移-温度曲线、轴力-温度曲线、试件表面温度升温曲线和试件破坏模式与试验实测数据进行对比验证,证明有限元模型的可靠性。5、完成约束Q460钢梁耐火性能参数分析,研究钢梁荷载比、钢梁截面高宽比、钢梁高跨比、梁端轴向约束刚度、梁端转动约束刚度、温度分布模式对约束Q460钢梁耐火性能的影响。研究发现钢梁荷载比和梁端转动约束刚度为钢梁临界温度的显著影响因素,影响程度在20%以上;钢梁高跨比、高宽比和梁端轴向约束刚度为钢梁临界温度的重要影响因素,影响程度在10%左右;温度分布模式为钢梁耐火极限的显著影响因素,三面受火钢梁对比于全截面受火钢梁,其耐火极限提高约50%。6、完成约束Q460钢梁在升温阶段的火灾响应理论分析,并用试验数据证明了理论分析的正确性。将强度破坏控制条件和稳定破坏控制条件分别设置为理论分析停止条件,得到钢梁的强度破坏和稳定破坏临界温度,且将钢梁的强度破坏和稳定破坏临界温度与有限元分析得到的钢梁临界温度进行对比,发现稳定破坏临界温度与钢梁临界温度接近。7、根据约束Q460钢梁稳定破坏条件,推理得到适用于约束Q460钢梁的临界温度简化计算方法,并且分析证明该方法计算得到的临界温度与有限元分析临界温度之间相差控制在5%以内,此临界温度简化计算方法能够一定程度指导约束Q460钢梁临界温度计算。