本文从矩形钢管混凝土柱的轴压和抗震性能两方面展开了研究.前者主要针对轴压力下矩形钢管混凝土短柱的承载机理进行研究,是进行抗震性能研究的基础;后者是前者的延伸与扩展,面向工程应用.相应地,本论文亦包括两大部分.第一部分是关于轴心压力下矩形钢管混凝土短柱静力性能的分析研究.一、混凝土三维本构模型的分析、改进及应用对前人建立的三维亚弹性混凝土本构模型进行了分析、改进和应用.考虑到以往的分析模型在确定峰值应力和等效峰值应变时计算较烦琐,本文中引入了以主应力比表达的峰值应力准则和等效峰值应变准则.这样,在进行三向受力混凝土的分析时峰值应力和等效峰值应变的确定过程变得相对简单,避免了烦琐的迭代过程,计算效率较高同时能保证足够的分析精度.二、轴压矩形钢管混凝土短柱的三维非线性有限元分析考虑到轴心受压矩形钢管混凝土柱的受力特点,用本文模型编制了三维受力混凝土单元的材料模型程序并嵌入ANSYS5.7软件中,建立了矩形钢管混凝土柱的三维有限元分析模型,对矩形钢管混凝土短柱的轴压全过程进行了分析研究,揭示了矩形钢管混凝土柱的组合受力机理:随着截面长宽比的变大,主压力的斜压杆将逐步倾向于截面短边一侧,且高应力区的相对面积随着截面长宽比的加大而减少.三、内填混凝土本构关系的研究考虑到现有的内填混凝土骨架曲线主要是针对方钢管混凝土柱,本文根据矩形钢管混凝土短柱三维非线性分析的成果,提出了针对矩形钢管混凝土的分区约束和等效约束效应系数(ξ<,eq>)的概念,使一般的矩形和方钢管混凝土的约束效应系数(ξ<,eq>,ξ)成为关于截面长宽比(D/B)的统一的连续函数.以前人的试验数据为基础,通过引入等效约束效应系数(ξ<,eq>),建立了针对一般矩形钢管混凝土柱的内填混凝土的等效单轴应力-应变模型.建议的曲线与前人的试验数据进行了对比,吻合良好.表明本文建立的本构曲线表达形式简单,抓住了内填混凝土非线性发展过程的主要特征.第二部分是矩形钢管混凝土柱抗震性能的试验和分析研究.一、矩形钢管混凝土柱抗震性能的试验研究设计了试验装置和矩形钢管混凝土柱试件,首次进行了16个1/2比例的矩形钢管混凝土柱试件在常轴力下的侧向低周反复荷载试验研究.二、矩形钢管混凝土的组成材料及界面的粘结-滑移滞回模型研究建立了考虑钢材包兴格效应的材料滞回本构模型,建立了考虑约束效应后内填混凝土的等效单轴应力-应变滞回本构模型,提出了矩形钢管混凝土中钢管与内填混凝土粘结面的粘结一滑移滞回本构模型,编制了相应的子程序,并给出了任意加载路径下算例予以验证.三、考虑界面粘结-滑移的矩形钢管混凝土柱的滞回全过程仿真分析在本文建立的材料及界面粘结-滑移模型的基础上,应用纤维模型法编制了考虑界面粘结-滑移的矩形钢管混凝土柱的滞回全过程分析程序.其间,提出了搜索轴力平衡点的位置的"同步异向搜索"法,可以用于变轴力、双向弯矩加载的情况.