随着现代工程技术的发展,100MPa左右的高强混凝土已经应用于高层建筑中。钢管混凝土结合了钢材和混凝土的优点,有良好的承载能力和抗震性能。采用高强混凝土的钢管混凝土柱能有效减小截面尺寸,同时由于钢管的约束效应强,钢管高强混凝土柱能够通过合理设计保证良好的抗震性能,更好地发挥高强混凝土优越性。但是,我国现有相关设计规范中并未规定使用C80以上混凝土钢管混凝土柱设计方法。与此同时,我国掀起了发展装配式建筑的浪潮,国家已将装配式建筑列入“十三五”规划,装配式建筑必将成为我国建筑行业发展的一个重要方向。装配式结构的构件在工厂集中生产,运输至施工现场进行装配连接,构件之间的连接性能对装配式建筑结构抗震性能有非常大的影响。现有的钢管混凝土结构装配式研究较少,因此,提出施工操作方便、现场湿作业少、施工速度快、抗震性能良好的钢管混凝土柱-柱连接形式对装配式建筑的发展显得较为重要。本文提出了一种采用C80以上强度混凝土的钢管混凝柱-柱连接方式,可实现在工厂生产、浇筑混凝土,施工现场直接在上、下梁柱节点之间的位置进行钢管混凝土柱柱-柱连接,以便减少现场湿作业。本文共完成4个钢管高强混凝土装配式柱和1个全现浇钢管高强混凝土对比柱的拟静力试验,研究了各预制柱在低周反复荷载作用下的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及钢管应变,提出了相关的计算方法和设计建议,为实际工程采用装配式钢管混凝土柱—柱连接形式提供参考。通过统计分析和试验研究得出以下结论:(1)通过收集123个钢管普通混凝土柱和85个钢管高强混凝土柱并进行计算分析得出以下结论:采用C80以上混凝土的钢管混凝土柱按照规范的设计方法进行承载力计算时,安全系数略高于普通强度钢管混凝土柱,随着长细比加大其安全系数会略微降低。(2)收集了34个钢管普通混凝土柱和32个钢管高强混凝土柱低周反复试验,通过计算和对比可得出结论:影响钢管高强混凝土柱位移延性系数的因素与影响普通钢管混凝土柱位移延性系数的因素相同。两者的位移延性系数均随着轴压比增大而减小,随着长细比的增大而减小,随着套箍系数增大而增大。根据试验构件的位移延性系数试验结果,并通过数学回归分析,提出了用于钢管高强混凝土柱的位移延性系数计算公式。(3)本文完成的试验研究表明,采取本文提出的装配连接方法能够可靠传递水平及竖向作用力,内钢管能提高结合面的抗剪承载力,防止结合面出现水平滑移,增强连接区的整体性。试验结果表明,采用本文提出的连接方法的预制柱滞回曲线饱满,归一化处理后与现浇柱的骨架曲线基本相同,耗能性能以及变形能力与现浇柱试件相当。(4)通过试验验证了钢管高强混凝土柱延性系数变化规律与钢管普通混凝土柱类似,即随着轴压比增大,试件变形能力延性系数有所降低,但其峰值承载力及耗能能力均有所增加;小长细构件刚度更大,相应水平承载力变大,延性系数提高;大长细比构件刚度较小,水平承载力变小,延性系数有所降低。本文具有以下两个创新点:(1)提出了一种新型的钢管高强混凝土装配式柱—柱连接方式,建议了相应的连接区设计方法,并对采用该连接方式的预制装配式钢管高强混凝土柱进行了低周反复试验,验证了该连接方法的受力性能。(2)通过收集并分析钢管普通混凝土柱和钢管高强混凝土柱受压试验和拟静力试验,验证了C80以上高强混凝土的钢管混凝土柱的承载力计算方法,并经统计回归提出了适用于钢管高强混凝土柱的位移延性系数计算公式。