钢管混凝土结构以其优异的力学性能、良好的经济性和施工性能在工程中得到广泛的应用。扁钢管混凝土柱是指截面宽高比大于2的矩形截面钢管混凝土柱,由于扁柱的截面高度小,可以与建筑设计的墙体同宽,做到室内不露柱,室内美观大方又方便布置。但扁钢管混凝土柱由于宽边较大,导致宽边钢管对混凝土的约束作用减小;沿截面高度方向的截面惯性矩较小,导致绕弱轴方向的抗侧刚度低。因此有必要研究扁钢管混凝土柱中钢管与混凝土之间的协同工作性能和抗侧性能。本文从轴压、压弯和水平抗侧三方面研究扁柱的力学性能。在工程的整体结构形式上,扁柱框架支撑体系的用钢量小于框架钢板剪力墙,在满足结构抗侧刚度等设计要求的前提下,能够降低工程造价。因此有必要对扁柱框架支撑结构的力学性能进行分析。本文的具体工作如下:(1)建立短柱轴压的有限元模型,与试验结果对比验证模型的可靠性。对扁钢管混凝土短柱和方柱的轴压力学性能从荷载位移曲线、接触关系和约束机理上进行对比分析,对钢管厚度和截面宽高比进行参数分析。基于有限元计算结果,考虑截面宽高比、含钢率和钢管与混凝土的强度比对轴压承载力的影响,提出轴压承载力的简化计算公式。同时提出基于截面宽高比的混凝土截面约束模型。对截面宽高比特别大的扁柱提出加强措施,并研究加强措施对轴压性能的影响,分析内隔板式扁柱钢管的厚度布置对性能的影响。(2)建立钢管混凝土构件的受弯有限元模型,与试验结果对比验证模型的可靠性。受弯模拟分成纯弯和压弯,对方柱和扁柱从荷载变形关系、混凝土截面正应力分布、中性轴位置和混凝土承担弯矩上分析纯弯力学性能。根据极限弯矩的理论分析,方形截面试件的混凝土峰值应力放大系数大于扁形截面试件,方形截面试件的钢管塑性发展水平低于扁形截面试件。通过参数分析,研究截面宽高比和扁柱截面增强措施对弯矩挠度曲线的影响。对方柱和扁柱在大偏压和小偏压下的荷载挠度曲线、变形情况和接触关系上进行压弯性能对比分析。根据荷载峰值点的截面应力状态归纳得到钢管混凝土压弯构件的截面应力模型。通过对长细比和截面宽高比进行参数分析,研究N/Nu-M/Mu强度关系曲线。根据钢管混凝土规范计算N/Nu-M/Mu曲线,与有限元结果进行对比讨论。(3)建立柱水平单调荷载加载的有限元模型,与试验结果对比验证模型的可靠性。从荷载侧移曲线、接触关系和变形情况来研究扁柱和方柱的受力变形全过程,研究截面宽高比、钢管厚度、钢管屈服强度和混凝土抗压强度对柱抗侧性能的影响。建立钢管混凝土框架结构的有限元模型,研究扁柱框架和方柱框架的受力变形全过程,研究轴压比、柱截面宽高比和柱截面形式对抗侧性能的影响。在框架结构的基础上增设支撑,研究增设支撑对结构体系的滞回性能的影响。