钢管混凝土组合结构因其优异的力学性能广泛应用于各类工程中,如大跨建筑、高层建筑、市政工程及桥梁工程等。随着高强混凝土和高强钢材的研究与推广应用,薄壁钢管组合结构的研究与应用广受关注。但由于薄壁钢管在轴向力下容易屈曲,薄壁钢管混凝土组合柱中薄壁钢管处于的受力状态不同,对组合柱的性能影响较大。通过试验和数值模拟方法研究了两种形式的薄壁钢管混凝土组合柱的受力性能、工作机理及其影响因素。一种是薄壁钢管与混凝土同时承受竖向力的薄壁钢管混凝土组合柱,一种是薄壁钢管不直接承受竖向力的薄壁钢管约束混凝土组合柱。在机理及影响因素分析的基础上,为改善薄壁钢管混凝土组合柱的力学性能,采用外包碳纤维的方式对薄壁钢管混凝土组合柱进行加固处理,研究其性能、破坏形式及其机理,分析影响因素,提出承载能力计算分析方法。（1）通过两种组合柱形式的薄壁钢管混凝土组合柱的轴压试验,探究截面形式和钢管受力状态对组合柱力学性能的影响。试验研究表明,圆形截面柱中钢管对核心混凝土的约束效果较好,力学性能优良,且钢管约束混凝土柱的承载力和变形性能高于钢管混凝土组合柱;方形截面组合柱钢管的约束效果较差,承载力和延性较差,矩形截面组合柱的力学性能最差,其中钢管约束混凝土组合柱的承载能力低于钢管混凝土组合柱,但变形性能优于钢管混凝土组合柱。（2）又通过CFRP约束薄壁钢管混凝土组合柱和薄壁钢管约束混凝土组合柱的轴压试验,探究CFRP约束层数和截面形式对组合柱受力性能的影响。试验分析表明,随着CFRP约束层数的增加,组合柱的承载能力和变形能力增大,且钢管混凝土组合柱承载力的提高程度大于钢管约束混凝土组合柱;碳纤维对不同截面形式的组合柱力学性能的改善效果不同,对圆截面试件改善效果最好,而对矩形截面试件改善效果最差。（3）应用有限元数值模拟分析方法,对有、无CFRP约束的两种组合柱形式的薄壁钢管混凝土组合柱的轴压性能进行数值模拟分析,模拟分析结果表明,圆形截面柱的承载力延性最好,且不同组合柱形式下钢管混凝土柱的力学性能均差于钢管约束混凝土柱;方、矩形截面试件力学性能较差,其中矩形截面试件最差,且其中钢管约束混凝土组合柱承载力低于钢管混凝土组合柱,但延性较好。CFRP约束后,显著提高了组合柱的承载能力和延性性能。随着CFRP约束层数的增加,提高了组合柱的承载力,其中钢管混凝土组合柱承载力的提高程度大于钢管约束混凝土组合柱。（4）在试验分析和数值分析的基础上,推导了两种组合柱形式的薄壁钢管混凝土组合柱和CFRP约束薄壁钢管混凝土组合柱的承载力计算公式,结果表明,试验结果与计算结果吻合较好且计算结果偏保守,可用于构件的承载能力计算。