钢管混凝土通过组合作用更好地发挥钢材和混凝土两种材料的性能,其中方钢管混凝土由于节点构造简单,抗弯刚度大在工程中得到了广泛应用。但由于方钢管对混凝土的约束较弱,承载力提高有限,核心混凝土呈脆性破坏。为克服方钢管混凝土的不足,本文首次提出了圆钢管约束的方钢管混凝土新型组合柱,该构件由中间的方钢管混凝土、外层圆钢管及两者之间的夹层材料组成。外套圆钢管和夹层材料不与构件端部及梁柱节点连接,主要作用是对方钢管混凝土提供侧向约束。本文采用试验研究与理论分析相结合的方法,针对圆钢管约束的方钢管混凝土短柱的轴压性能开展研究,为该新型组合构件受弯、受剪、受扭等力学性能的进一步研究奠定基础。论文设计了12个圆钢管约束的方钢管混凝土短柱试件和12个普通方钢管混凝土短柱对比试件,研究每组试件在轴压荷载下的宏观变形特征及整体破坏模式;通过试验测得的纵向应变和横向应变,分析外层圆钢管对核心混凝土的约束,明确了外层圆钢管对核心混凝土抗压强度、延性的提高作用和对构件破坏模式的改善作用,并进一步研究内外层钢管、核心混凝土之间的应力状态变化和相互作用。试验结果表明,由于外层圆钢管提供了有效约束,提高了核心混凝土的性能,使圆钢管约束的方钢管混凝土组合柱比含钢率相同的方钢管混凝土显著提高了承载力和延性。在分析外层圆钢管角部受力的基础上,提出便于工程设计应用的圆钢管约束的方钢管混凝土短柱的轴压承载力计算公式。利用ABAQUS建立了圆钢管约束的方钢管混凝土轴压短柱的有限元模型,考虑了接触和材料非线性,选取并调整了适用于该新型构件的核心混凝土本构。通过对比本文试验结果,验证了有限元建模方法的正确性和分析结果的可靠性。基于有限元模型,对圆钢管约束的方钢管混凝土轴压短柱的受力机理、变形发展过程、中截面的应力变化规律以及内外层钢管与核心混凝土的相互作用等进行了分析。分析结果与试验相互验证,进一步揭示了构件的工作机理,外层圆钢管在加载初期就对内产生了横向约束力,在达到峰值荷载时,使方钢管的纵向应力高于屈服强度,而核心混凝土的承载力比素混凝土大大提高。最后,进行了圆钢管约束的方钢管混凝土新型构件的参数分析,研究了内外钢管含钢率变化、核心混凝土强度等级和钢材强度等级等几个参数的影响。研究表明,本文创新提出的圆钢管约束的方钢管混凝土新型组合柱,可有效克服传统方钢管混凝土的不足,显著提高承载力和延性,避免了核心混凝土的剪切脆性破坏。其主要工作机理为,外层圆钢管提供了更有效的侧向约束,避免了方钢管的整体屈曲,提高了核心混凝土的塑性和抗压强度。与直接增加方钢管壁厚相比,在方钢管混凝土外加设相同含钢率的圆钢管形成圆钢管约束的方钢管混凝土具有显著的优点。