中空夹层钢管混凝土(Concrete-Filled Double-skin Steel Tube,CFDST)是一种新型组合构件,其由一个空心钢管来代替传统钢管混凝土核心部位的混凝土而成,不仅可以满足结构对承载力和刚度的要求,而且自重轻、抗震性能好。目前,中空夹层钢管混凝土已在输电塔和桥梁结构中得到应用,且研究和工程应用中的空心率一般小于0.75。随着结构尺寸的不断增大和对空间利用率以及性价比要求的持续提高,大空心率中空夹层钢管混凝土(空心率0.8以上)逐渐呈现出工程需求,具有广阔应用前景,而研究大空心率中空夹层钢管混凝土构件的力学性能和设计方法,可为其工程应用提供基础。本文采用试验和有限元模拟相结合的研究方法,对大空心率中空夹层钢管混凝土短柱的轴压力学性能进行了深入研究,主要进行了如下工作:(1)设计完成了9个大空心率圆套圆中空夹层钢管混凝土短柱的轴心受压试验,考察了空心率、外钢管径厚比和混凝土强度对试件破坏形态、荷载-变形曲线、承载力、组合弹性模量等的影响规律。(2)在确定钢材和混凝土本构模型的基础上,利用大型通用软件ABAQUS建立了大空心率圆套圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱的三维非线性有限元模型,有限元模型的模拟结果与本文试验结果基本符合,证明了有限元模型的合理性。(3)利用经试验结果验证后的非线性有限元模型,系统分析空心率和名义含钢率对大空心率圆套圆中空夹层钢管混凝土轴压短柱工作机理的影响。(4)基于有限元模型模拟得到的夹层混凝土和内钢管的应力分布特点,确定了大空心率圆套圆中空夹层钢管混凝土短柱的承载力计算方法。