钢管混凝土（Concrete Filled Steel Tube,简称CFST）构件是指在钢管中填充混凝土而形成的一种组合构件。钢管混凝土结构充分结合了混凝土抗压性能好和钢材抗拉性能好的特点,具有承载力高,塑性和韧性佳,耐火性能好、抗震性能好、施工简便、经济效果好等众多优点,因而近年来被越来越多地应用于各种实际工程结构中。目前,钢管混凝土采用的截面形式主要有圆形、正方形、矩形,国内外有关椭圆形钢管混凝土的研究及应用相对较少。椭圆形截面不仅可以满足建筑美学方面的需求,而且提供与截面强轴和弱轴有关的结构优势。例如,相同截面面积或者重量下,椭圆形钢管混凝土绕短轴的抗弯承载力明显大于圆形截面与圆钢管混凝土。此外,椭圆形截面可以有效折减沿椭圆形长轴方向的风荷载。因此,研究椭圆形钢管混凝土的基本性能不仅可以填补国内外在椭圆形钢管混凝土研究方面的空缺,而且可以为实际工程提供指导性的建议。本课题研究的目的是通过研究不同截面形状、不同的套箍系数的椭圆形钢管混凝土的基本力学性能,得到相关的结论,为椭圆形钢管混凝土构件设计提供一定的理论依据;同时,通过CFD软件对椭圆形截面进行绕流数值模拟,得出不同雷诺数下椭圆形截面阻力系数,最终得到风载计算公式。本文首先采用通用的有限元软件对圆钢管混凝土的试验进行模拟,并将模拟结果与试验结果进行了对比,验证了采用有限元法研究钢管混凝土基本性能的可行性。然后,采用相同的有限元方法对椭圆形钢管混凝土构件在不同的受力状态下进行仿真模拟。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1)通过有限元软件对椭圆形钢管混凝土轴心受压短柱进行模拟分析,研究截面形状对套箍效应的影响,得到椭圆形钢管混凝土的组合强度计算公式。2)对椭圆形钢管混凝土轴压长柱分绕长轴、短轴失稳进行有限元模拟,研究长细比对稳定承载力的影响,基于“统一理论”的思想,总结出椭圆形钢管混凝土轴压长柱绕长、短轴稳定承载力计算公式。3)采用塑性极限平衡法推导出椭圆形钢管混凝土绕长、短轴极限抗弯承载力理论计算公式,通过有限元模拟结果验证抗弯承载力计算公式的正确性;基于“统一理论”的思想,得出椭圆形钢管混凝土绕长、短轴抗弯承载力实用计算公式。4)对椭圆形钢管混凝土绕长轴、短轴偏心受压构件进行有限元模拟,得出N/N₀～M/M₀相关曲线,基于“统一理论”的思想,总结出椭圆形钢管混凝土绕长、短轴偏心受压N/N₀～M/M₀相关方程。5)通过CFD软件对椭圆形截面沿长轴绕流模拟,得出不同形状椭圆形截面在不同雷诺数下的阻力系数,并与圆截面阻力系数进行对比,说明椭圆形截面能够有效折减风荷载。本文最后对本课题进行了有关的总结,同时指出了本课题研究的不足之处。