钢与混凝土组合结构能够实现钢与混凝土的材料性能互补,在土木工程结构尤其是高层建筑结构中已得到广泛应用,钢结构住宅采用钢管混凝土异形截面柱时,不仅节约空间有利于家具物品摆放,更符合美观要求。目前,异形柱类型主要包括钢筋混凝土异形柱、型钢混凝土异形柱、钢管混凝土异形柱等,本文在对以上异形柱类型进行总结分析的基础上,提出了一种新型的异形截面柱—L形方钢管混凝土组合异形柱,即由多个方钢管混凝土柱焊接而成L形、T形、十字形等异形截面。通过试验研究、理论分析和数值模拟对L形方钢管混凝土组合异形柱轴压荷载下的力学性能及工作机理做了深入研究。对5个L形方钢管混凝土组合异形柱试件进行了轴向压力静载试验,分析了钢管厚度、钢材强度、长细比等因素对试件破坏模式、极限承载力、延性性能等力学性能的影响;建立了与试验相符合的有限元分析模型,分析量化了钢材强度、钢管厚度、混凝土强度对构件极限承载力的提高程度,对短柱、中长柱两种不同类型试件在各个加载阶段的截面应力分布进行了分析,提出了L形方钢管混凝土组合异形柱截面约束机理;将各国规范中有关组合柱强度承载力计算公式进行对比分析,并根据试验及数值模拟结果,得出了L形方钢管混凝土组合异形柱强度承载力公式;将目前常用的两种有关组合柱稳定系数计算方法(即荷载比值法与柱子曲线法)所得计算结果与试验及数值模拟结果进行对比分析,结合工程实际需求,提出了L形方钢管混凝土组合异形柱稳定承载力公式。研究表明:L形方钢管混凝土组合异形柱破坏过程可分为三个阶段即弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段,构件极限承载力、延性性能随钢管厚度、钢材强度增大而增大,随着长细比增大而减小,短试件破坏模式为局部鼓曲破坏与其导致的整体弯曲失稳并存,其中构件局部鼓曲程度随着钢材强度、钢管厚度的增大而减小,中长构件破坏模式为整体弯曲失稳与其导致的局部鼓曲破坏并存,构件局部鼓曲程度明显比短构件要小;钢材强度对构件极限承载力的提高程度最大,钢材强度、钢管厚度、混凝土强度对构件极限承载力提高平均在27%、24.2%、6.4%,发现L形方钢管混凝土组合异形柱核心混凝土中部截面应力分布均匀,边角部应力值较大且分布不均匀,说明钢管对截面中部混凝土约束性较强,对边部及角部混凝土约束性较弱;各国规范关于强度承载力的计算结果存在差距,大部分较为保守,其中AIJ规范计算结果与试件实际承载力接近且离散性较小,文章以此规范为基础提出的L形方钢管混凝土组合异形柱强度承载力公式计算结果与试验值及模拟值相符;荷载比值法与柱子曲线法得到的稳定系数计算结果较为接近,安全冗余度较好,其中荷载比值法计算方式简捷、符合工程实际需求,可供工程设计参考。