建筑结构在使用期内要保证遭遇火灾时结构的安全性,目前型钢混凝土结构已经得到广泛应用,型钢混凝土框架柱是决定火灾下结构是否坍塌的关键因素,因此对这类构件进行抗火研究具有重要意义。以往学者对型钢混凝土框架柱耐火性能的研究主要是针对单根简支构件,而在实际型钢混凝土框架结构中,型钢混凝土框架柱由于受到周围梁柱构件的约束作用,框架柱的实际受力状态为两端受约束柱。根据约束性质不同,柱端约束可分为轴向约束和转动约束。因此深入研究这类构件的耐火性能及抗火计算方法对保证建筑结构的火灾安全具有重要意义。本文主要研究内容和取得的成果如下:1.开展了7根型钢混凝土端部约束柱的明火试验,考察了在火灾作用下不同荷载比、偏心率和含钢率对端部约束型钢混凝土柱变形及破坏的影响趋势。试验表明:在火灾下,由于轴向约束的作用,柱顶竖向位移呈现出先缓慢膨胀变形然后逐渐压缩变形的趋势;当荷载比较小(小于或等于0.5)且相同时,偏心率越大,柱的耐火极限会相应增大;含钢率的增大会在一定程度上延长柱的耐火极限。2.利用ABAQUS,建立了热力耦合作用下型钢混凝土约束柱的有限元模型,该模型得到了试验结果的验证。基于建立的ABAQUS模型,对型钢混凝土约束柱温度场的分布特点及其力学性能进行深入研究。利用Python语言编制了后处理程序,详细考察了轴向约束刚度比、转动约束刚度比、荷载比、偏心率、截面尺寸、含钢率、截面配筋率、钢材屈服强度、钢筋屈服强度、混凝土抗压强度和混凝土保护层厚度对型钢混凝土约束柱受力、变形及破坏的影响规律。3.对影响型钢混凝土约束柱耐火极限的各种参数进行详细分析计算,结果表明轴向约束刚度比、荷载比、偏心率、截面尺寸和混凝土强度是影响约束柱耐火极限的主要因素。在此基础上通过大量计算给出了型钢混凝土约束柱耐火极限的实用抗火计算方法。4.对于等偏压的无侧移型钢混凝土简支柱而言,转动约束的存在使柱产生反弯点,明显降低柱的计算长度系数;当无转动约束时柱长度范围内无反弯点,其计算长度系数等于1。轴向约束的存在会分担柱顶的竖向荷载,显著减小柱跨中的弯矩,提高柱的耐火极限。转动约束和轴向约束对型钢混凝土柱的受力和变形影响不可叠加。5.开展了ISO834标准升温曲线下轴向约束刚度比、转动约束刚度比、荷载比、偏心率、截面尺寸、含钢率、配筋率、钢材屈服强度、钢筋屈服强度、混凝土抗压强度和混凝土保护层厚度对型钢混凝土约束柱计算长度系数和柱半高处弯矩增大系数影响规律的研究,通过研究以上多种因素对柱计算长度系数的影响规律发现,在耐火极限状态时,型钢混凝土柱的计算长度系数一直处于0.465-0.506之间变化;在高温作用下偏心率、轴向约束刚度比和截面尺寸对柱弯矩增大系数的影响较大,并建议给出在上述主要影响参数作用下型钢混凝土约束柱弯矩增大系数的实用抗火计算方法。