随着组合结构的不断发展,方钢管混凝土柱以其稳定承载力高、延性好、良好的耗能能力等优点,日益受到工程界的重视,在高层结构中的应用也越来越广泛。但是目前的理论和实验研究大都偏重于圆钢管混凝土柱,对方钢管混凝土柱的理论分析较少,设计计算方法也还不成熟,因此,有必要建立方钢管混凝土柱有限元模型,对其进行进一步的研究。在以往对钢管混凝土有关研究成果的基础上,本文采用有限元分析方法对方钢管混凝土轴压构件的工作机理进行研究,并重点分析了钢管等效应力-应变关系曲线,并采用纤维模型对方钢管混凝土柱在水平荷载-水平位移下的工作性能进行分析,为其在工程中的应用提供了理论依据。本文主要进行了下面几个方面的工作:(1)利用通用有限元分析软件ABAQUS建立方钢管混凝土柱的三维非线性分析模型,其中钢管采用ABAQUS提供的等向弹塑性模型,使用Von Mises屈服准则和相关流动法则来描述其塑性变形。核心混凝土采用ABAQUS提供的塑性损伤模型,使用修正的Drucker-Prager屈服准则和非相关流动法则来描述混凝土在低围压下的脆性损伤及高围压下的塑性流动两种主要变形机制。钢管与混凝土界面在法线方向采用硬接触,切向采用库仑摩擦模型,即在界面间可以传递剪应力,当剪应力达到临界值后界面之间产生相对滑动。在模型中假定钢管的初始几何缺陷呈半波分布。(2)根据有限元基本理论,对钢管混凝土构件在轴向压力状态下的受力性能进行了研究,分析了受力过程中钢管混凝土的破坏模态,在一定程度上揭示了钢管混凝土构件在轴压受力状态下的工作机理。研究了单调加载时钢管混凝土轴压构件钢管的纵向应力-应变关系曲线,分析混凝土强度,截面宽厚比和钢材强度对钢管纵向应力-应变曲线的影响规律,提出了考虑混凝土支撑作用的钢管纵向应力-应变关系曲线模型以及骨架曲线上几个特征参数的计算公式,为简化的纤维模型分析提供材料的等效单轴本构关系。(3)采用有限元得出的材料的等效应力-应变关系曲线,利用DRAIN-2DX采用纤维梁-柱单元对方钢管混凝土柱在水平荷载-水平位移下的P-△关系曲线进行研究。