随着东北老工业基地的振兴,既有建筑的增层改造已经成为土木工程领域关注的热点话题之一。既有建筑多为数十年低矮的砌体结构房屋,其中部分房屋由于特殊的需要不能中断使用,故无法拆除重建。这些房屋结构本身承载力较低,无法实现原有结构直接加层,因此在不中断使用的前提下,实现结构增层改造成为亟待解决的关键问题。本文提出一种以实腹式GFRP-混凝土-钢管（GCTC）组合柱为框架柱,以矩形钢管混凝土为上翼缘的H形截面蜂窝组合梁为框架梁的新型装配式组合框架体系,通过整体式节点实现梁柱的装配连接。该框架体系适用于新建大跨建筑和既有建筑的套建增层改造。为研究GCTC组合短柱的轴压性能,以试件的长细比（λ）、核心和夹层混凝土轴心抗压强度(f_ci、f_co)、GFRP管直径(D_frp)、厚度(t_frp)、纤维层数（n）、及纤维缠绕角度（θ）和钢管抗拉强度(f_yk)、壁厚（t_s）和直径（D_s）为控制参数,设计31根GCTC组合短柱试件。采用FORTRAN语言自编UMAT子程序,实现对各向异性的GFRP管纤维材料属性的定义,将其引入到有限元软件ABAQUS中完成该类组合短柱试件的有限元建模。通过对已有26根类似试验试件进行模拟分析,获得其荷载-轴向位移曲线、荷载-轴向应变曲线和环向应变-轴向应变曲线,与试验结果对比吻合较好,验证本文有限元模型的合理性。进一步对31根GCTC组合短柱进行扩展参数分析,考察了不同参数对该类组合短柱轴压承载力及极限位移的影响规律,结果表明:随着试件D_frp、t_frp、f_ci和n的增加,GCTC组合短柱的轴压承载力显著提高,而随λ增加,GCTC组合短柱轴压承载力却逐渐降低。随着试件t_frp、θ和n的增加,GCTC组合短柱的极限位移明显提高,而随试件D_frp增加,GCTC组合短柱极限位移却逐渐减小。所有试件均表现出较优越的承载能力和整体外鼓的破坏形态。最后,引入双重组合约束效应系数（ξ_i、ξ_o）,采用1st Opt软件统计回归出GCTC组合短柱轴压承载力计算表达式。借助合理的有限元模型,以试件的轴压比（λ）、核心和夹层混凝土强度等级(f_ci、f_co)、GFRP管的层数（n）、厚度(t_frp)、直径(D_frp)、纤维层间缠绕角度（θ）及钢管的强度(f_yk)、壁厚（t_s）和直径（D_s）等为控制参数,共设计23根GCTC组合柱。开展其拟静力分析,获得组合柱的荷载-位移滞回曲线和试件的整体破坏形态,基于本文参数范围内,对GCTC试件的耗能性能、刚度退化、抗力衰减和骨架曲线等抗震性能指标的变化规律进行了分析。结果表明:所有试件滞回曲线均呈现较为理想的梭形;试件的等效阻尼粘滞系数均在1.5以上,其能量耗散能力大大优于钢筋混凝土、型钢混凝土和双钢管混凝土组合柱,鉴于该类新型组合柱具有较为优异的轴压和抗震性能,建议大力推广该类新型组合柱在实际工程中的应用。