与普通钢筋混凝土异形柱相比，型钢混凝土异形柱结构的承载能力有显著的提高，且其抗震性能优越，但是较传统的钢筋混凝土矩形柱而言，型钢混凝土异形柱的受火面积相对较大，受火后损伤区域所占比例增加；同时所配置的型钢会加快热量的传导，导致截面损伤更加严重；高温削弱了异形柱的承载能力，但是国内外对型钢混凝土异形柱的抗火性能的研究较少。为了提高型钢混凝土异形柱的火灾安全性，本文从试验、数值模拟、截面力学特性三个方面较系统地研究了十字形型钢混凝土异形柱的高温性能。本文的主要工作和结论如下：1、进行了8根足尺十字形型钢混凝土异形柱在IS0834标准升温过程下的明火试验，得到其受火1小时的截面温度场；通过自制的位移测量系统得到了火灾下竖向变形和侧向变形；观察了火灾后试件的表观现象和裂缝分布规律。试验结果表明：(1)在本次试验两面受火的条件下，大部分离受火面越近的测点温度越高，最高温度达到了550℃；反之，离受火面越远则温度越低。位于截面中心的测点的温升都比较小，大部分均在150℃以下。(2)槽钢两端翼缘的温差均比较大，平均在130℃，其中十字-2温差为214℃，十字-3温差为112℃，十字-4温差为97℃，十字-6温差为243℃，十字-7温差为102℃。(3)各柱出现的温度裂缝的规律基本一致，相对较宽的裂缝多数是水平裂缝，少数呈网格状分布，另外各柱均有大量的不规则微裂缝。2、对火灾后损伤的8根异形柱和1根未进行火灾试验的柱进行轴压、偏压静载试验，得到了各试件的残余承载力；混凝土和槽钢的应变；竖向变形和侧向变形的规律；通过自制的位移测量系统测量了粘结滑移。试验结果表明：(1)各柱无论是小偏心受压还是大偏心受压，无论槽钢屈服与否，最终破坏形态均表现为受压区的混凝土被压碎或剥落。从试件加载到破坏，各柱的破坏过程大致相同，都经历了三个阶段，即弹性阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段。在破坏时，小偏心受压的受压区槽钢均屈服，而受拉区槽钢均未屈服，受拉槽钢荷载-应变曲线基本上处于直线阶段；大偏心受压的构件受压区和受拉区槽钢均屈服。(2)试验测量的混凝土与槽钢之间的粘结滑移较小，说明型钢与混凝土之间能够协同工作；这种桁架式的配钢方式可以解决型钢混凝土结构中型钢和混凝土的粘结滑移这一问题。同时利用自制的粘结滑移测量装置，基本可以测量槽钢与外侧混凝土保护层之间的粘结滑移。(3)在90°荷载的作用下，型钢混凝土异形柱会发生单向弯曲，相对侧向位移最大值为十字-5的Y向为15.39mm，各柱最大侧移的平均值为8.47mm；在45°荷载的作用下，型钢混凝土异形柱会发生双向弯曲，相对侧向位移最大值为十字-9的Y向为17.37mm，各柱最大侧移的平均值为11.51mm。3、借助有限元分析软件ABAQUS，对十字形型钢混凝土异形柱受火后的温度场进行了分析，并采用损伤后的模型进行火灾后的轴压、偏压试验分析，与试验结果进行对比发现：(1)试件的温度实测值与ABAQUS的计算值吻合较好，可以反映截面升温的一般规律。(2)验证火灾下试件的力学性能，ABAQUS数值计算结果与试验结果有一定偏差，但是其基本的变形规律是相同的，说明本文采用的考虑火灾损伤之后的模型可以计算型钢混凝土异形柱在火灾后的极限承载力、变形和应力、应变等。4、在试验的基础上，研究截面特性和损伤规律，考察分析了受火1h、2h、3h的截面温度场，试件的残余承载力，试件破坏时中性轴的位置，N-M包络图的特点，进一步研究型钢混凝土异形柱的高温受力特性。研究发现：(1)将混凝土截面以内温度超过500℃的区域称为“温度损伤严重区域”，通过与试验对比，试件两面受火1小时后损伤深度达2~3cm左右，占面积的13.3%~20%。(2)受火1小时，当荷载角为90°和45°时，试件破坏时中性轴的位置随着偏心距的增大不断由受拉区向受压区偏移；且中性轴的位置与弯距作用平面基本垂直。(3)45°N-Mx曲线包络面积要大于90°N-Mx曲线包络面积；偏心距相同时，荷载角为45°的承载能力要高于90°的承载能力。(4)平截面假定在十字形型钢混凝土异形柱截面中仍适用。