火灾后钢材和混凝土力学性能的降低会造成钢管混凝土柱的承载力损失。与钢结构和钢筋混凝土结构相比,钢管混凝土结构仍具有较好的灾后可修复性,深入研究火灾后钢管混凝土柱的残余力学性能及加固设计方法具有十分重要的理论意义及工程应用价值。对ISO-834标准火灾全过程作用后钢管混凝土柱的剩余承载力评估及加固设计方法进行了研究,具体进行了以下几个方面的工作:(1)通过对已有材性试验数据的总结分析,确定了常温下、高温下、降温阶段和高温冷却后钢材和混凝土力学性能随温度变化的规律特征,提出了钢管和核心混凝土在火灾全过程各阶段中的应力-应变关系简化模型,该模型具有统一形式的数学表达式,适用于火灾全过程连续分析。(2)采用有限元软件ABAQUS建立了考虑火灾全过程影响的火灾后钢管混凝土柱剩余承载力的有限元计算模型,模型中考虑了初始荷载、防火保护层和柱端约束等影响因素,有限元计算结果与试验结果吻合良好;与传统计算模型相比,考虑火灾全过程影响的计算模型不仅能合理确定构件的最高历史温度,而且能对火灾全过程中的工作机理进行分析,同时考虑火灾全过程影响的有限元计算结果也与试验结果吻合更好。(3)在考虑火灾全过程影响的有限元计算模型的合理性和准确性得到试验结果验证的基础上,对钢管混凝土柱在火灾全过程中的工作机理进行了研究;对影响火灾后钢管混凝土柱剩余承载力的相关参数进行了分析,确定了截面尺寸、防火保护层、受火时间和长细比是其中最主要的影响参数;通过对主要参数与剩余承载力的关系进行回归拟合,提出了火灾后钢管混凝土轴压短柱和偏压长柱剩余承载力之间的简化计算公式;与现有的简化计算公式相比,该简化计算公式适用范围更广。(4)采用外包CFRP方法对考虑火灾全过程影响的圆钢管混凝土轴压短柱和偏压长柱进行加固;在有限元计算模型得到试验结果验证的基础上,对外包CFRP的加固机理进行了研究,并比较分析了不同包裹方式的加固效果;CFRP加固方法不宜在方钢管混凝土柱中采用,CFRP加固方法对火灾后圆钢管混凝土短柱的加固效果显著,对偏压长柱的加固效果不理想;最后提出了CFRP加固圆钢管混凝土轴压短柱和偏压长柱的具体设计方法和建议。(5)双钢管混凝土柱为外包钢管混凝土加固火灾后钢管混凝土柱的一种特例。共进行了 12个轴压短柱的试验研究,其中包括6个双钢管混凝土短柱试件和6个对比试件,试件变化参数有:内管混凝土强度、内钢管尺寸和截面形式。试验研究成果为外包钢管混凝土加固火灾后钢管混凝土柱的加固设计提供参考。(6)采用外包钢管混凝土方法对考虑火灾全过程影响的钢管混凝土轴压短柱和偏压长柱进行加固;在有限元计算模型得到试验结果验证的基础上,对外包钢管混凝土的加固机理进行了研究;外包钢管混凝土加固方法能有效提高火灾后钢管混凝土柱的极限承载力,加固后构件的极限承载力可看作未加固构件的剩余承载力与外包钢管混凝土部分的极限承载力的叠加;最后提出了外包混凝土加固火灾后钢管混凝土轴压短柱和偏压长柱的简化设计方法和加固建议。