钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高、延性好、抗震性能优良、与钢筋混凝土梁施工方便等优势,在高层建筑及大跨场馆中得到了较多应用,但目前尚无针对方、矩形钢管约束钢筋混凝土柱火灾下力学性能的研究。进一步地,火灾下框架柱不可避免地受到相邻梁、柱及节点的约束作用,其受火性能与约束作用呈强耦合性,与两端铰接柱差异很大。基于上述问题,本文采用试验研究、有限元模拟和理论分析相结合的方法,开展两端铰接、带有端部轴向和转动约束、以及单层单跨框架体系中方、矩形钢管约束钢筋混凝土柱的抗火系列研究,建立不同端部约束条件下该类构件的系统性抗火设计方法,具体内容包括:（1）进行了ISO 834标准火灾作用下7个两端铰接方、矩形钢管约束钢筋混凝土柱在轴压、偏压荷载下的明火试验,实测了构件的截面温度、柱顶轴向位移、柱顶转角以及跨中侧向位移随升温时间发展曲线,获得了构件的破坏模式和耐火极限,明晰了火灾作用下该类构件的典型传热过程和变形行为。基于试验结果,揭示了荷载比、偏心距和截面高宽比三参数对两端铰接方、矩形钢管约束钢筋混凝土柱耐火极限的影响规律。（2）建立并验证了两端铰接方、矩形钢管约束钢筋混凝土柱抗火分析的顺序热力耦合有限元模型,揭示了火灾下钢管约束钢筋混凝土柱的截面应力重分布,对比了该类构件和同用钢量钢管混凝土柱抗火性能的异同。基于参数分析,研究了截面尺寸、荷载比、长细比、偏心率、截面高宽比和防火保护厚度等关键参数对两端铰接构件耐火极限的影响。提出了无防火保护和带有厚涂型防火涂料的方、矩形钢管约束钢筋混凝土截面的温度计算公式,建立了与现行标准的常温设计统一的火灾下两端铰接构件轴压、偏压承载力计算方法。（3）建立并验证了带有轴向和转动约束的方、矩形钢管约束钢筋混凝土柱的抗火分析有限元模型,明确了无侧移框架中该类构件端部约束刚度的常见范围并实现了柱端约束的合理简化。分析了定常轴向约束、转动约束单独或耦合作用对构件耐火极限的影响,提出了定常约束柱在破坏时刻的截面轴力和计算长度的计算公式,建立了物理意义明确且与两端铰接柱统一的端部定常约束柱的抗火设计方法。提出了端部非定常约束刚度的计算方法,分析了非定常约束对构件耐火极限的影响,提出了端部非定常约束柱的抗火设计建议。（4）考虑真实框架结构的整体作用,建立并验证了单层单跨钢管约束钢筋混凝土框架的抗火分析有限元模型。揭示了火灾下单层单跨框架的工作机制和破坏模式,分析了升温过程中框架梁、柱的截面温度、变形和内力等的发展规律,获得了梁、柱荷载比等关键参数对框架耐火极限的影响。对比了框架柱与铰接柱以及带有转动约束柱抗火性能的差异,提出了单层单跨框架柱的抗火设计建议,进而形成了方、矩形钢管约束钢筋混凝土柱在两端铰接、定常与非定常端部约束以及单层单跨框架结构中的三层次抗火设计方法。