钢结构建筑由于损伤、各种灾害和其受所处环境、使用条件等因素的影响,已出现结构损伤以致无法继续稳定发挥结构应有功能的现象。负载下外包钢筋混凝土加固钢构件的加固方法在各类建筑结构的加固工程中已得到广泛应用,然而关于该加固方法的试验研究极为欠缺,相应的加固规范中初始应力的取值及计算方法存在差异,应用于实际工程中存在一定安全隐患。为此,本文采用试验研究、理论分析及计算机模拟相结合的方法,研究钢柱负载状态下加固后的受力性能及破坏特征,并针对存在问题的在役钢结构加固方面的现有设计方法提出建议。首先,进行了7根负载下外包钢筋混凝土加固的工字形钢柱和1根未加固钢柱的轴压静力试验。研究其工作机理、破坏形态,分析组合柱的承载力、挠度及型钢、纵筋和混凝土表面的应变分布规律等;然后分别对不同初始负载大小、不同混凝土强度等级,不同箍筋直径的外包钢筋混凝土加固的钢构件进行对比分析。试验结果表明,加固后组合柱承载力随着箍筋直径的增加及混凝土强度的提高而提高,随着初始负载的增大而降低;初始负载较小时,利用外包混凝土发加固后钢柱承载力和刚度提高明显,初始负载达到0.5以后加固柱的承载力随初始负载的增大而降低明显,为进一步研究负载下轴心受压钢柱外包混凝土加固承载性能提供依据。在此基础上,通过理论研究,对型钢混凝土构件设计规范和已有钢结构加固规程进行了分析,然后,以混凝土结构加固的计算方法数为参考,推导出负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢构件的承载力理论计算公式,并将计算结果与试验结果进行对比分析,验证了本文推导的公式的正确性,该公式计算简便、可靠度高,可为实际工程中此加固技术的应用计算提供参考。最后,利用ABAQUS软件引入生死单元技术,建立试验构件有限元模型,模拟试验构件的受力破坏全过程,并通过与试验验证的方法,验证了有限元模拟的正确性,然后分析不同负载、混凝土强度等级、箍筋直径对加固柱轴压性能的影响。结果表明:初始负载应力水平指标不大于0.55时,外包钢筋混凝土法加固效果明显,可以广泛应用于钢构件的实际加固工程中。本文提出负载作用下将型钢混凝土组合结构关键技术问题用在钢结构加固中,揭示不同材料不同应力状态的应力分布规律,研究成果对负载下钢结构加固方法来说是一种新的突破,但负载下轴心受压钢柱加固后应力重分布规律及负载条件对加固钢柱承载力的影响规律仍是一个急需解决的科学问题。