钢管混凝土结构以其优良的力学性能和良好的经济效益,广泛地应用在建筑结构、桥梁结构、海洋工程以及输电线路工程中。薄壁钢管结构中填充混凝土可以有效地解决管壁局部屈曲问题,随着我国特高压输电工程的积极推进,大径厚比薄壁圆钢管混凝土结构必将有其广阔的应用空间。由于该类结构尚无完善的设计规范,这也使得开展相应研究更具迫切性和实际意义。本文针对薄壁圆钢管混凝土结构力学性能和设计方法进行研究,主要内容包括以下几个方面：(1)提出一种格构式钢骨-薄壁圆钢管混凝土结构,以解决大径厚比轴压构件内部混凝土约束不足的问题。对该类构件柱开展轴压试验研究和有限元数值模拟,分析配骨指标、钢骨含量、长细比和钢材强度对组合柱承载力及破坏模式的影响,并通过有限元模型验证截面受力合理性。最终建立考虑钢骨和钢管混凝土之间的相互作用的格构式钢骨-圆钢管混凝土轴压承载力实用计算公式。(2)开展薄壁圆钢管混凝土相贯节点应力集中系数试验研究和有限元数值分析,分别研究节点类型、主管管壁厚度对相贯节点焊缝附近主管及支管壁应力集中系数的影响。通过将试验结果与现行钢管相贯节点应力集中系数公式计算值对比,研究钢管节点公式对钢管混凝土节点的适用性。(3)开展轴拉荷载作用下薄壁圆钢管混凝土相贯节点力学性能试验研究,分别研究主管内核心混凝土对T型、Y型、K型和KT型相贯节点受力机理、破坏模式、管壁变形和极限承载力的影响。采用ABAQUS建立考虑钢材不同应力状态下失效准则、材料及几何非线性、钢管-混凝土接触关系和实际焊缝尺寸的相贯节点有限元分析模型。通过有限元模型分析节点几何参数和材料参数对节点承载力的影响,同时得到冲剪破坏面上剪切应力一般表达式。最终提出考虑破坏面空间性和实际剪切应力分布规律的相贯节点冲剪破坏抗拉承载力设计公式。(4)开展平面内弯矩荷载作用下薄壁圆钢管混凝土T型相贯节点力学性能试验研究和有限元数值分析,研究主管内核心混凝土对平面内弯矩作用下T型相贯节点的受力机理、破坏模式、管壁变形和极限承载力的影响。通过节点参数研究和破坏面剪切应力分布情况分析,进一步深入探究节点受力机理,建立节点受弯冲剪破坏承载力计算模型。最终提出平面内弯矩荷载作用下钢管混凝土T型相贯节点冲剪破坏抗弯承载力设计公式。(5)开展轴拉、偏拉和平面内弯矩荷载作用下薄壁圆钢管混凝土十字插板连接节点力学性能试验研究。研究荷载类型、节点类型、主管壁厚、主管直径、节点板厚等因素对钢管混凝土板接节点工作机理和变形的影响。建立有限元分析模型,研究试验节点受力全过程,进而深入了解主管内混凝土对相应节点的力学性能影响。(6)通过建立的钢管混凝土T型板接节点有限元模型,对各荷载作用下的T型板接节点进行参数分析,研究节点板厚度、荷载偏心距、主管直径、壁厚及其强度对节点破坏模式及承载力的影响。总结得到冲剪破坏失效面的剪切应力分布规律,并提出各类荷载作用下板接节点冲剪破坏面上剪切应力一般表达式,从而建立相应的冲剪破坏承载力计算模型。最终提出各荷载作用下基于破坏面实际剪切应力分布的圆钢管混凝土T型板接节点承载力设计公式。