相对圆形钢管混凝土而言,矩形钢管混凝土柱具有钢管制作方便、与梁连接容易处理、施工方便、易于符合建筑平面要求、截面相对开展而惯性矩大、适合作压弯构件等优点,在工程实践中日益引起人们的重视。但矩形钢管混凝土柱由于钢管在截面角部对核心混凝土的约束作用大、在四个边约束作用小,因而矩形钢管对核心混凝土的整体约束效应较圆形钢管的要小得多,其承载力和延性均较同条件下的圆形钢管混凝土柱的要差很多。另外,矩形钢管截面的长边对核心混凝土的约束作用弱于短边,其约束效应与方形钢管混凝土柱也不完全相同。同时,四侧钢板由于纵向受压、横向受到混凝土向外挤压,容易产生局部屈曲而导致构件破坏,且钢管长边较短边更易发生局部屈曲。针对矩形钢管混凝土柱上述缺点,在截面中间分别沿长边和短边方向设置约束拉杆是改善其力学性能简便而有行之有效的加强措施：一方面约束拉杆限制该部位核心混凝土的横向变形,加强了该部位钢管对混凝土的约束作用；另一方面约束拉杆也为该处钢板提供一个向内的侧向弹性支撑,从而改善侧向钢板向外的局部屈曲性能。本文基于上述分析,对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的力学性能进行了研究,具体包括以下几方面的主要内容： (1)以约束拉杆水平间距、约束拉杆直径、钢管宽厚比、截面长宽比为研究参数,进行了带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的轴心受压试验。分析各参数对试件的破坏形态、受力特点、承载力及延性等力学性能的影响,为后述的研究提供基本试验资料。 (2)以约束拉杆水平间距、初始偏心率为研究参数,进行了带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的单向偏心受压试验。分析各参数对试件的破坏形态、受力特点、承载力及延性等力学性能的影响,为后述的研究提供基本试验资料。 (3)对带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的约束机理进行了分析,针对矩形钢管截面长边、短边对混凝土约束作用大小不同及约束拉杆沿长边、短边布置数量不同等特点,基于核心混凝土真三轴受压的特点,提出了带约束拉杆矩形钢管混凝土钢管内核心混凝土的等效单轴本构关系。采用该本构关系对带约束拉杆和不设约束拉杆方形、矩形钢管混凝土轴压构件的荷载-变形关系曲线进行全过程数值分析,计算曲线与试验曲线吻合良好。 (4)采用本文提出的带约束拉杆矩形钢管内核心混凝土的本构关系,推导得出该类构件的轴压承载力计算公式,并对计算公式进行了简化。利用本文提出的带约束拉杆矩形钢管混凝土柱的轴压承载力计算公式对带约束拉杆和不设约束拉杆方形、矩形钢管混凝土轴压构件的承载力进行计算,计算结果与试验结果吻合良好；与现行国内外规程的计算值比较表明,本文方法能更合理地评估一般方形、矩形钢管混凝土短柱的轴压承载力。 (5)采用带约束拉杆矩形钢管内核心混凝土的本构关系,利用条带法对试验的带约束拉杆和不设约束拉杆矩形钢管混凝土偏压试件进行了数值分析,计算结果与试验结果吻合良好。与现行国内外规程的计算值比较表明,本文所提出数值计算方法能更合理地评估带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的偏压承载力。 (6)基于能量变分原理,假定非载荷边的边界条件为弹性可转动约束,载荷边的边界条件为固端约束,推导了矩形钢管混凝土构件钢管壁的局部屈曲强度计算公式；在此基础上对带约束拉杆矩形钢管混凝土构件的钢管局部屈曲性能进行了分析,得到沿矩形钢管长、短边方向约束拉杆纵向间距合理设置值、钢管壁宽厚比限值以及钢管长宽比的合理设置值。