钢管混凝土柱因其承载力高、抗震性能好、经济性好等优点广泛用于各类高层和大跨结构工程,但由于施工、养护和检测等方面原因,钢管混凝土柱内部常会存在空洞等缺陷,影响结构的受力性能。为此本文设计了一种内置空心薄壁钢球的钢管混凝土柱,一方面可以利用薄壁空心钢球模拟柱内混凝土中存在的空洞,探讨不同大小缺陷对钢管混凝土柱力学性能的影响;另一方面也可以探讨利用空心薄壁钢球代替部分混凝土,在减轻结构重量的情况下探讨钢管混凝土柱的力学性能。同时,为进行对比研究,本文也设计了相同参数的实心钢管混凝土柱。本文通过轴心受压试验和基于ABAQUS有限元的数值模拟方法分析了空心率、长细比和套箍系数等参数对试件力学性能的影响,并提出内置空心钢球的钢管混凝土柱承载力计算公式。本文主要完成的内容如下:(1)试验共设计60根钢管混凝土柱,其中内置空心钢球的钢管混凝土柱45根,短柱18个,中长柱27个,实心钢管混凝土柱15个,短柱6个,中长柱9个。通过轴压试验,获得了两种类型钢管混凝土柱的破坏模式、荷载-位移曲线、初始刚度、极限承载力结果,并进行对比分析。研究结果表明,内置空心钢球的钢管混凝土短柱的破坏集中在中上部位,出现明显的环形鼓曲;内置空心钢球的钢管混凝土柱极限承载力略低于实心钢管混凝土柱,并随空心率的增大而减小,随钢管壁厚的增大而增大,随长细比的增大而小幅度变化。(2)通过ABAQUS有限元建立内置空心钢球的钢管混凝土柱在轴压作用下的模型,模拟不同变量参数对试件力学性能的影响,得出的破坏模式、极限承载力和荷载-位移曲线与试验吻合较好。(3)参考国内外规程中的圆钢管混凝土柱承载力计算公式,通过引入空心率影响系数,拟合出内置空心钢球的钢管混凝土柱承载力计算公式,并与试验值进行对比,结果表明吻合性良好。