钢管混凝土结合了钢、混凝土材料的优点,在桥梁、高层建筑等领域被广泛应用。在钢管混凝土构件的截面尺寸形式、含钢率、材料强度配合等方面进行优化研究,可提高钢管混凝土结构的设计效率与经济性。圆端形钢管混凝土（RRCFST）截面形状参数较多,形式多变,由此产生了截面优化问题:通过设计合适的圆端形截面形状,在限定材料用量情况下最大程度发挥组合结构的优势,提高构件承载能力。本文根据有限元模拟分析结果,证明在恒定材料用量情况下,普通RRCFST压弯短柱的N-M破坏荷载包络曲线分为三段。根据我国相关设计规范,推导得到三段破坏包络曲线表达式,并提出了普通RRCFST压弯构件优化设计方法。通过试验研究了变圆心角RRCFST构件的轴压力学性能,分析了高宽比、圆心角、约束效应系数等参数对变圆心角RRCFST短柱的破坏模态、延性表现的影响。对影响材料协同效应的三个关键参数进行全范围有限元模拟分析,汇总结果得到RRCFST轴压短柱最优截面对应表,为工程常见截面高宽比范围下的RRCFST轴压短柱提供优化设计建议。具体内容如下:（1）普通RRCFST压弯构件的有限元模拟结果表明,设计构件所用材料强度与用量不变时,普通RRCFST压弯短柱的N-M破坏荷载包络曲线分为三段,由一段直线与两段曲线组成。根据GB50396-2014中CFST压弯构件设计方法及相关普通RRCFST短柱承载力公式,推导得到了恒定材料用量（As、Ac）及材料强度(fcu、fy)条件下普通RRCFST压弯短柱的N-M破坏荷载包络曲线表达式。基于普通RRCFST压弯短柱的N-M破坏荷载包络曲线表达式,提出了直接判断材料是否足量的方法,并能够在材料足量的情况下直接计算得到构件的截面高宽比H/B,确定构件的最优截面。（2）根据15根变圆心角RRCFST短柱轴压试验结果,总结RRCFST短柱具有钢管平直段屈曲破坏、混凝土剪切破坏、无明显破坏模态共三种破坏模式。分析了截面平直段高宽比、圆心角、约束效应系数三个关键参数对构件破坏模态、延性表现、组合作用的影响,确定上述参数存在多种组合值使RRCFST构件的协同效应达到最优,即最优截面存在多值解。（3）在变圆心角RRCFST有限元建模过程中,比较两种建模方法,表明了建模过程中使用以下混凝土本构分区方法能够准确合理模拟变圆心角RRCFST构件加载的全过程:将混凝土部件按截面划分为圆弧段对应的扇形区域与其他区域后,分别使用韩林海圆形、矩形钢管混凝土本构关系进行有限元模拟分析,所得加载曲线与试验曲线吻合良好。（4）确定影响变圆心角RRCFST构件轴压极限承载力的三个关键参数后,进行全参数范围有限元模拟,结果表明:最优截面及优化效果的确定取决于截面高宽比。对于截面高宽比接近1的RRCFST轴压构件,根据研究结果选取最优截面可显著提高构件极限承载力,提高幅度约15%～20%;对于高宽比接近1.5的构件,根据模拟结果选取的最优截面进行构件设计可略微提高构件极限承载力;对于高宽比较大的构件,推荐选择矩形截面进行构件设计,且应避免选择大圆心角截面进行构件设计。最后,汇总全范围参数模拟结果,编制RRCFST短柱最优截面对应表,为实际工程设计提供截面优化建议与参考。