随着社会经济技术发展及科技进步,传统钢筋混凝土和钢管混凝土等结构在工程应用中表现出一定的局限性,尤其在高寒及高腐蚀环境中,混凝土构件表层脱落,内部钢材锈蚀,导致其结构寿命的缩短,影响结构的可靠性。玻璃纤维增强复合材料（GFRP）由于其良好的耐腐蚀性、可塑性和抗拉性能等优点,可以较好地弥补上述不足。本文设计了中空夹层GFRP管-混凝土-钢管组合短柱（DSTC）,与GFRP管约束混凝土组合柱（CFFT）和GFRP管钢管混凝土组合柱（DTCC）进行对比,对三种截面形式组合短柱的轴压力学性能进行了较为系统的试验研究、理论分析和数值模拟。主要研究内容包括:（1）对15个不同截面形式、GFRP管厚度、夹层混凝土强度、钢管空心率、钢管径厚比的DSTC进行了单调轴压试验。通过试验结果,对DSTC的屈服荷载、承载力、延性系数、初始刚度、能量耗散、损伤系数等特征参数进行量化分析。结果表明:CFFT、DTCC和DSTC这三种截面形式试件的轴压破坏模式类似。纤维断裂处的混凝土破碎现象明显,大部分发生在柱中或柱端位置,呈压剪破坏和压碎破坏。较CFFT试件而言,内置钢管的DSTC和DTCC试件屈服荷载和初始刚度较大,且延性较好,合理配置空心率可以充分发挥DSTC试件的承载和变形能力。与混凝土强度和钢管厚度相比,增加GFRP管厚度对试件屈服荷载、极限承载能力和耗能能力的提升效果最显著,改变空心率的影响次之。（2）基于试验结果和理论分析,考虑夹层混凝土沿径向应力变化的影响,提出DSTC组合短柱承载力计算公式。对组合柱进行轴压受力分析,探究DSTC试件中GFRP管、夹层混凝土和钢管对组合柱轴压承载力的贡献。分别对夹层混凝土全塑性和弹塑性这两种状态进行讨论。基于极限平衡理论和叠加理论,对中空夹层GFRP管-混凝土-钢管组合短柱轴压承载力计算公式进行推导,计算结果与试验结果吻合较好,可以为该组合柱的工程结构设计提供一定的参考。（3）通过ABAQUS模拟三种截面形式组合柱的轴压受力过程,详细刻画了组合柱的轴压工作机理。讨论CFFT、DTCC和DSTC试件在柱中截面的应力和应变分布规律,并进行有限元参数分析。对比有限元模拟结果与试验结果,两者吻合良好。随着空心率的增大,内置方钢管的DSTC试件极限承载力明显低于内置圆钢管。与其他参数相比,增大GFRP管厚度对组合柱承载力和延性提升效果最好。在不同体积配置率下,尺寸比例为1的组合柱名义应力均为最大,尺寸比例为2和4基本一致,尺寸效应不显著。