异形截面钢-混凝土组合柱框架，由于适应了部分大型复杂工程建筑平面设计需求，应用逐渐增多。北京平西府地铁车辆段基地工程超大平台结构设计中，就应用了异形截面钢-混凝土组合柱框架结构，结合该工程设计需要，本文提出了新型构造的异形截面钢-混凝土组合柱框架结构，并考虑构造特点，对其受力性能进行了较系统的试验和理论研究。主要工作与贡献如下:　　1.提出了一种底部加强型工字形截面钢-混凝土组合柱并研究了其抗震性能。进行了6个模型柱的低周反复荷载试验，包括3个不同构造的工字形截面内藏双钢板混凝土组合柱和3个不同构造的工字形截面多腔体钢管混凝土柱，模型按1/10缩尺。分析了各柱的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回特性、耗能、损伤与破坏过程，揭示了抗震机理。　　2.提出了一种底部加强型矩形截面钢-混凝土组合柱并研究了其抗震性能。进行了6个模型柱的低周反复荷载试验，包括3个不同构造的矩形截面钢管混凝土叠合柱和3个不同构造的矩形截面钢管混凝土柱，模型按1/5缩尺。分析了各柱的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回特性、耗能、损伤与破坏过程，阐明了受力特点。　　3.完成了异形截面型钢混凝土组合柱框架结构模型的抗震性能试验。包括:1榀典型异形截面型钢混凝土组合柱框架的低周反复荷载试验，模型按1/10缩尺;1个底部大空间结构整体的低周反复荷载试验，模型按1/20缩尺。分析了两个模型的承载力、刚度及退化过程、延性、滞回特性、耗能和破坏特征，发现了结构的薄弱部位并提出了控制措施。　　4.基于试验:建立了异形截面钢-混凝土组合柱的承载力计算模型和恢复力模型，计算结果与实测符合较好;用ABAQUS进行了非线性有限元数值模拟，分析了不同设计参数对组合柱性能影响的规律;给出了底部加强型异形截面钢-混凝土组合柱的抗震构造措施。　　主要结论:　　1.提出的底部加强型工字形截面钢-混凝土组合柱与相应普通组合柱相比，承载力、延性明显提高，刚度退化速度减慢，抗震耗能能力显著提高。　　2.提出的底部加强型矩形截面钢-混凝土组合柱与相应普通组合柱相比，承载力、延性明显提高，耗能能力显著提高，后期性能稳定，抗震性能良好。　　3.新型构造的异形截面钢-混凝土组合柱框架具有良好的抗震性能，可较好的实现底部大空间结构与上部剪力墙结构受力性能的合理过渡。　　4.底部大空间钢-混凝土组合结构的整体抗震性能良好，经合理设计可满足生命线工程对大平台抗震能力的特殊需求。　　5.建立的异形截面钢-混凝土组合柱承载力计算模型和恢复力模型较为合理，考虑构件构造特点确定模型参数的方法较符合实际。提出的构造措施可供抗震设计参考。