针对多腔钢管混凝土柱在高层及超高层建筑中有一定的工程应用,但对其试验研究和理论分析相对较少的情况,本文采用试验研究、数值模拟和理论计算相结合的方法,对矩形多腔钢管混凝土柱进行了轴压性能研究。研究内容具体如下:1.以腔体数量、混凝土强度和截面含钢率为主要参数,设计并制作了16个试件,包括2个普通钢管混凝土柱、8个‘日’字型矩形多腔钢管混凝土柱和6个‘田’字型矩形多腔钢管混凝土柱。进行了轴压性能试验,对受力过程、破坏形态、承载能力、延性指标、荷载-位移曲线、荷载-纵横向应变曲线等方面进行了研究。2.建立了矩形多腔钢管混凝土柱ABAQUS有限元模型,进行了非线性数值模拟。数值模拟结果与试验结果基本吻合,验证了模型的有效性。然后,以混凝土强度、钢材强度、相同含钢率下腔体数量和内隔板厚度等变量,进行了60个模型的拓展参数分析。3.运用了国内外5种相关计算方法,对矩形多腔钢管混凝土柱的轴压极限承载力进行了理论计算。分析了影响承载力的主要因素及其相关联参数,建立了轴压承载力计算公式。主要结论:1.普通矩形钢管混凝土柱发生轴压破坏时,剪切滑移面出现于钢管宽厚比大的方向;而矩形多腔钢管混凝土柱剪切滑移面出现于独立腔体宽厚比大的方向。与普通钢管混凝土柱相比,‘日’字型和‘田’字型矩形多腔钢管混凝土柱的轴压承载力分别提高了15%和35%,延性指标分别提高了72%和143%。矩形多腔钢管混凝土柱的轴压承载力随混凝土强度的提高而提高;混凝土强度对残余承载力的影响较小。2.通过数值模拟与试验的荷载-位移曲线对比,验证了矩形多腔钢管混凝土柱有限元模型的可靠性。由混凝土应力云图分析,表明‘日’字型和‘田’字型构造可有效提高混凝土的约束面积。通过有限元参数拓展分析表明:提高混凝土强度时设置内隔板的试件较普通钢管混凝土的试件承载力提高较大;相同腔体数量下,提高混凝土强度等级时截面含钢率大的试件较截面含钢率小的试件有更高的承载力提升;钢材强度随混凝土强度的提高而提高,其中在混凝土强度等级低时提高钢材强度可以获得较高的承载力提升。3.建立了适用于矩形多腔钢管混凝土的轴压承载力计算公式,经验算该公式的平均误差为0.34%,方差为0.001,具有较高的准确性。