利用纤维增强复合材料（FRP）提供外在约束已成为改善现有钢筋混凝土（RC）柱或空心圆截面（CHS）钢柱构件性能的有效方法。虽然之前的学者在利用FRP约束RC柱和加固CHS钢柱方面做了大量研究,但多数约束构件仍会在FRP断裂时发生失效破坏,致使许多人因意外倒塌而面临生命危险。由于增加构件截面设计尺寸或FRP材料厚度将会增加结构的重量和成本,故采用经济、实用、高效的方案设计具有自感知能力的FRP约束柱是极为必要的。此外,光纤传感器易嵌入至FRP中,有助于设计出自感知FRP构件及结构,然而内置传感器能否提供有关FRP约束柱健康状况的必要信息仍然是一个亟待研究的问题;另外,在不增加额外荷载的情况下,设计具有峰前和峰后平衡性能的约束混凝土柱是本论文试图解决的一个有趣课题。现有的荷载-应变模型不能准确地预测新型约束柱,尤其是环形混凝土柱在钢和FRP约束下的受力性能。目前尚未有关于FRP加固CHS钢柱的性能预测模型及其安全评估的研究先例。针对上述问题,本文研究内容如下:1)通过试验研发了内置光纤布拉格光栅（FBG）传感器的玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）钢管,此种研发管有望解决前述混凝土柱和钢柱约束不足的难题。为寻求经济和环保,将BFRP作为约束材料以延缓薄壁及厚壁钢墙体屈曲。对22个经强化和未经强化试件进行轴压试验,研究了 BFRP加固效果以及所提出的“Punched-in模式”薄壁CHS钢的轴向承载力、破坏模式、荷载-位移特性。此外,利用15个试件研究了内置FBG传感器的性能,据此表明了其在获取新型管全寿命周期内应变信息的可能性。最后,通过重量和成本分析证明了所提出的方法对钢材进行约束的优势。2)为解决现有约束混凝土体系中存在的问题,尤其是hybrid FRP-混凝土-钢双层管柱（DSTC）,提出了一种新型BFRP钢管（BFST）混凝土DSTC（BFST-DSTC）的理念。对22个试件进行了轴压试验,研究了设计参数对BFST-DSTC性能的影响,研究结果表明BFST-DSTC在承载力、约束比、破坏机理、峰前和峰后延性等方面具有优势。内层FRP夹套延缓了内层钢管屈曲,“Punched-in模式”外层钢管则提高了 FRP护套的约束效果。BFST-DSTC具有良好的峰后性能和高耗能能力,可防止FRP护套破裂所导致的结构倒塌。最后,提出了新的约束模型用于预测约束混凝土的极限点。3)本研究旨在评估现有的分析模型能否预测FRP和钢材共同约束下非均匀约束混凝土（BFST-DSTC内混凝土）的荷载-应变关系。此外,相比于以往设计中所使用碳钢或不锈钢管,内部BFRP加固的CHS管具有不同的性能。本文建立了适用于BFST-DSTC柱和FRP增强CHS钢管轴压性能的分析模型,该模型可用于预测完整的载荷-应变曲线（峰前和峰后行为）,且易于工程应用。由于试验数据缺乏,作者利用基于不同参数的其他约束系统对所建立的模型进行了评估。4)由于FRP约束混凝土柱的损伤情况复杂,其安全性和自监测仍是目前需解决的难题。为此,研究了由BFRP-钢与内置FBG传感器组成的智能双层管约束混凝土柱（Smart BFST-DSTC）的自感知性能。重点研究了 10个试件在轴压作用下的应变的自监测能力。自感知研究结果表明,测量范围满足监测FRP夹套应变及评估内管健康状况的要求。最后将内置光纤光栅（Embedded FBG）传感器的应变数据运用到BFST-DSTC的安全评价方法中。5)最后,探讨了运用内置FBG传感方法对BFRP加固CHS短钢柱进行屈曲监测和安全评价的可行性。轴向荷载作用下,BFRP加固CHS短钢柱可延缓屈曲,然而在发生大变形之前屈曲是不可见的。所以,从安全性角度出发,早期监测是避免BFRP加固CHS柱严重损伤的首选方法。因此,可利用嵌入式FBG传感器获取用于屈曲监测的应变数据,在此基础上对BFRP加固管的安全性能进行评价。