相较于圆形钢管混凝土,矩形钢管混凝土柱具有钢管制作方便、节点构造简单,与梁连接容易处理,施工方便,易于符合建筑平面要求,截面相对开展而惯性矩大,适合作压弯构件等优点,在工程实践中应用日益广泛。但矩形钢管对核心混凝土的整体约束效应较弱,并且随着柱截面尺寸的增大约束效果也越来越差,主要原因在于矩形钢管对核心混凝土的约束作用仅限于角点处,而在周边中间部位为弱约束区;同时,当钢管高厚比超过一定限值时,纵向受压钢板容易产生局部屈曲而导致构件提前破坏。因此,矩形钢管混凝土柱的承载力和延性均比同条件下的圆形钢管混凝土柱较低。针对矩形钢管混凝土构件的上述缺点,本文以采用矩形钢管混凝土巨柱的某超高层塔楼为工程背景,提出带内隔板矩形钢管混凝土柱截面加强形式,并对其轴压性能进行研究,具体内容和主要结论如下:(1)以钢管高厚比、内隔板厚度以及内隔板沿每边设置数量为主要变化参数,采用有限元软件ABAQUS进行了6个无内隔板和15个带内隔板矩形钢管混凝土轴压短柱的数值模拟,并对荷载-变形关系进行了计算。同时从应力-应变关系、核心混凝土和钢管的纵向应力分布及其相互作用等方面对比分析了无内隔板、单内隔板和双内隔板矩形钢管混凝土短柱的轴压性能。分析结果表明:设置内隔板增强了核心混凝土所受的约束作用,提高了核心混凝土的纵向应力;并且明显减小了钢管管壁的拉应力区范围,改善了管壁的稳定性,从而使矩形钢管混凝土短柱的轴压承载力和延性得到提高。带内隔板构件的约束作用主要集中在钢管角部和内隔板处,随着每边内隔板数量的增加,角部约束力明显增大。(2)采用相关设计规程EC4(1996),AIJ(1997),LRFD(1999)和GJB(2000)等的计算公式对带内隔板矩形钢管混凝土短柱轴压承载力进行了计算,并与有限元模拟结果进行对比分析。结果表明,由规程EC4(1996),AIJ(1997),LRFD(1999)和GJB(2000)计算得到的轴压承载力与有限元结果相比均偏于保守,总体上不适宜用于带内隔板矩形钢管混凝短柱轴压承载力的设计计算。在合理考虑内隔板作用的基础上,应用等效侧向压力的概念并基于统一强度理论确定核心混凝土的峰值强度,提出带内隔板矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的计算方法,计算结果与有限元结果吻合良好。(3)假定矩形钢管混凝土构件的管壁在非载荷边受到弹性约束,应用能量法对钢管局部屈曲强度计算公式进行了推导;并利用有限元分析结果与公式计算结果进行了对比,两者吻合良好。在此基础上利用该公式对带内隔板矩形钢管混凝土柱在轴压下的屈曲性能进行分析,结果表明内隔板能有效提高钢管屈曲强度,从而提高钢管壁抵抗局部屈曲的能力。最后,给出了内隔板厚度合理设置值以及带内隔板矩形钢管混凝土轴压构件的钢管高厚比限值。