异形柱可以有效地避免柱棱突出墙体,在改善室内观瞻、减轻结构自重、扩大使用空间、方便家具摆放等方面具极大的优势,深受开发商及用户的青睐。目前阶段,推广及应用中的异形柱结构主要采用钢筋混凝土异形柱结构,而受混凝土材料性能及异形柱截面形式的制约,异形柱结构的适用范围受到了很大限制。为此,研究人员提出了型钢混凝土异形柱结构,即在钢筋混凝土异形柱结构内配置型钢骨架,既充分利用异形柱截面优势,又有效地提高异形柱结构的承载力、延性、刚度及耗能等抗震性能,极大地推动了异形柱结构的应用与发展。国内外学者从正截面承载力、斜截面承载力及抗震性能等方面对钢筋混凝土异形柱及型钢混凝土异形柱进行了大量试验研究和理论分析。异形柱柱肢细长,质量中心与刚度中心往往不在同一位置,容易受到扭矩的作用,特别在地震作用下,更容易受到扭矩的影响而发生破坏。然而,关于复合受扭作用下异形柱的抗震性能鲜有研究。本课题组对6个钢筋混凝土十字形柱及9个型钢混凝土十字形柱构件进行了压-弯-剪-扭复合受力作用下的低周反复试验,以期对十字形截面柱的复合受扭抗震性能进行研究。通过试验研究,观察了试件破坏过程及形态,得到了滞回曲线及特征点参数,分析了试件延性、耗能能力、刚度退化及强度退化等抗震性能指标,明确了轴压比、扭弯比以及配钢形式对抗震性能的影响,在试验参数范围内得到以下结论:1)随着扭弯比的增大,十字形截面柱试件受扭破坏特征更加明显,由弯曲破坏向扭转剪切破坏转变。2)从影响参数分析来看,当扭弯比由0.14增大到0.21时,试件抗扭承载力增大了 10%左右,扭转变形增大20%以上,扭转延性增大8%,弯曲变形减小8%,位移延性减小了 10%;从轴压比角度来看,在一定范围内增大轴压力有利于提高构件抗扭性能,当轴压比从0.28增大到0.34时,构件抗扭承载力增大了40%左右,破坏点扭转角增大了30%左右,但对其抗弯性能影响较小;实腹式型钢混凝土柱构件的抗震性能整体上优于空腹式型钢混凝土柱构件。3)复合受扭作用下十字形截面柱的前期耗能主要由扭转作用承担,后期则转为由弯曲作用承担。随着位移的增大,试件扭转耗能表现为先迅速增大,然后逐渐减小的变化趋势;弯曲耗能则表现为总体逐渐增大。4)十字形截面柱试件具有较高的承载能力及变形能力,其位移延性、弹性角及抗倒塌侧移角均满足相关规范要求,在耗能能力、刚度退化及强度退化方面均表现出了良好的抗震性能。采用Abaqus软件对复合受扭作用下十字形截面柱的抗震性能进行了有限元分析,从多角度进行分析验证,并指出模拟结果在一定精度范围内满足要求。以此为基础,对轴压力、扭弯比、配箍率、肢高肢厚比、剪跨比、型钢腹板及型钢翼缘厚度等因素进行了参数扩展分析,得到了各参数对构件抗震性能的影响规律。对试验所得数据进行归一化处理,得到各试件骨架曲线及滞回环,随后拟合出相应的简化模型计算公式,并通过相应的滞回规则提出了弯曲-位移恢复力模型及扭矩-扭转角恢复力模型。恢复力模型与试验实测结果吻合较好,能够较好的反映出压弯剪扭作用下十字形截面柱的抗弯恢复力特性和抗扭恢复力特性。以变角空间桁架理论为基础,引入弯扭相关性及剪扭相关性,提出了复合受扭十字形截面钢筋混凝土柱的抗扭承载力设计公式;通过剪力流理论推导出压-弯-剪-扭共同作用下十字形截面钢筋混凝土柱的承载力归一化公式,在此基础上,提出了复合受扭作用下十字形截面钢筋混凝土柱的抗扭承载力归一化公式。以十字形截面钢筋混凝土柱抗扭承载力计算公式为基础,对十字形截面实腹式型钢混凝土柱及十字形截面空腹式型钢混凝土柱分别采用叠加原理及等效替代法,提出相应的抗扭承载力设计公式及归一化公式。计算结果与试验结果吻合较好,可以为今后研究提供参考价值。