钢结构因其高强度、良好的延展性和施工效率而广泛应用于工程实践。然而，连接部分通常被认为是钢结构中最关键且最脆弱的组成部分。在各种连接形式中，高强度螺栓连接，特别是摩擦型连接，是最常用的连接类型之一，在确保可靠的载荷传递和整体结构完整性方面发挥着关键作用。它们的机械性能直接决定了钢结构的安全性和稳定性。
火灾是影响建筑物结构最常见也是最严重的危害之一。高温会显著降低钢材的机械性能，导致强度和弹性模量大幅下降[1]。与其他极端作用不同，火灾不仅影响加热过程中的结构性能，还会改变材料和组件冷却后的残余机械性能。在实际中，结构完全倒塌的情况相对罕见；因此，火灾后的评估和结构的潜在再利用具有重要意义。系统地了解火灾后的材料退化对于可靠的结构评估和明智的修复决策至关重要。
已有大量研究集中在高温下钢结构的机械性能上，包括结构钢[2],[3],[4],[5],[6]、高强度螺栓及其连接[7],[8],[9],[10],[11],[12],[13]，以及钢-混凝土复合构件[14],[15],[16],[17],[18],[19]。这些研究主要明确了加热过程中的强度退化、刚度降低和延展性演变。近年来，越来越多的研究关注材料和结构的火灾后机械性能[20],[21],[22],[23],[24],[25]。普遍认为，残余机械性能主要受峰值温度的影响。高温可能会在钢材中引起回火效应，从而部分抵消了冷加工和热处理等制造过程中引入的强化效果，这使得高强度钢材和螺栓对热暴露特别敏感。
现有的关于高强度螺栓的火灾后研究主要集中在它们的拉伸性能上。Lou等人[26]对8.8S和10.9S等级螺栓在20–900°C下的拉伸性能进行了测试，发现400°C和700°C是与性能显著下降相关的临界温度。Kodur等人[27]、Mamazizi等人[28]和Yang等人[29]系统地研究了不同强度等级（分别为A325/A490、12.9级和14.9级）螺栓的残余强度特性，证明了其机械性能的强温度依赖性。Ketabdari等人[30]基于基因表达编程开发了8.8级和10.9级螺栓的机械性能预测模型。此外，关于耐火螺栓[31]和不锈钢螺栓[32],[33]的研究表明，不同类型的螺栓在火灾后的退化特性存在差异。
关于高强度螺栓连接的火灾后机械性能，Sakumoto等人[31]报告称，当温度超过400°C时，抗滑移能力急剧下降。Lou等人[34]实验研究了10.9S级抗滑移连接，并量化了滑移因子和残余螺栓预应力的演变。Liu等人[35]考察了8.8S和10.9S等级连接在400–900°C暴露后的火灾后抗滑移能力和剪切性能，发现600°C以上性能显著下降。Hanus等人[36]进行了全尺寸自然火灾试验，观察到当温度超过500°C时冷却阶段会出现不可逆的强度退化。Lange和Kawohl[37]证明加载模式显著影响螺栓连接的承载能力。
尽管之前的研究取得了一定的进展，但仍存在三个具体的知识空白。首先，传统的8.8S和10.9S等级螺栓的火灾后研究主要集中在拉伸性能上，而关于不同冷却程序下残余剪切强度和硬度变化的系统数据仍然有限。因此，尚未充分建立暴露温度、冷却程序、残余剪切强度和硬度之间的关系。其次，大多数火灾后连接测试都是在加热过程中未承受持续载荷的情况下进行的，因此对火场载荷对滑移 ??和残余连接性能的影响了解不足。第三，现有的连接研究主要考虑了纯剪切载荷，而关于组合扭剪和弯剪载荷下的火灾后响应和失效机制的实验证据仍然很少。
本研究通过将螺栓级别的残余性能与连接级别的性能联系起来，解决了这些空白。在螺栓级别，通过火灾后的剪切和硬度测试来识别8.8S和10.9S等级螺栓的温度依赖性退化，评估冷却程序的影响，并研究残余强度和硬度之间的关系。在连接级别，量化了加热过程中持续载荷对滑移开始、残余抗滑移能力和极限承载能力的影响。进一步研究了在纯剪切、扭剪和弯剪载荷下从摩擦主导的滑移到承载主导的行为的转变。基于此，开发了分段方程作为测试校准的关系式，用于评估所研究参数范围内的残余剪切强度、硬度、抗滑移能力和极限承载能力。
