钢管束混凝土柱-墙是一种新型的钢-混凝土组合结构构件,该类构件由若干个冷弯U型钢管通过焊接形成钢管束结构,然后在钢管内填充混凝土而形成。钢管束混凝土柱-墙组合构件在结构体系中兼顾“柱”和“墙”的功能。目前国内外相关规范中尚没有针对钢管束混凝土柱-墙组合构件抗火设计方面的规定,因此亟需对该类组合构件的耐火性能开展研究。本文通过试验和理论分析相结合的方法,对典型钢管束混凝土柱-墙组合构件在受力-受火全过程作用下的工作机理及抗火设计方法进行了深入研究。本文进行的主要研究工作如下:1.进行了足尺的钢管束混凝土柱-墙组合构件耐火极限试验研究。试验参数包括荷载比、防火保护层材料的类型和厚度。获得了在轴向荷载和ISO-834标准火灾共同作用下,钢管束混凝土柱-墙组合构件的温度传递、轴向变形、耐火极限和破坏形态等特征及变化规律。2.建立了钢管束混凝土柱-墙组合构件在荷载和火灾全过程作用下的有限元分析模型。在传统钢管混凝土柱计算模型的基础上,针对钢管束混凝土柱-墙组合构件的特点,对材料的热工参数、本构关系、界面模型等做了调整。讨论了水蒸气、界面空隙、防火保护层脱离、冷弯强化和初始缺陷的影响。所建立的模型得到了试验结果的验证。3.采用建立的有限元分析模型,对荷载和火灾共同作用下的钢管束混凝土柱-墙组合构件的传热特征和力学性能进行了全过程分析。包括温度传递的路径和特点、构件的绝热性能、受力-受火全过程中构件轴向和侧向变形的发展、内力的变化、应力和应变的发展、界面接触应力的变化规律等,讨论了材料非线性和几何非线性对构件破坏机制的影响。4.对钢管束混凝土柱-墙组合构件的耐火性能进行了参数分析。所分析的参数包括构件的截面周长、长细比、荷载比、截面高宽比、截面含钢率、钢材和混凝土强度,以及防火保护层的材料和厚度。并基于参数分析的研究结果,提出了钢管束混凝土柱-墙组合构件耐火极限的实用计算方法,以及防火保护层厚度的确定方法。