钢管混凝土柱已逐步应用于超高层建筑、大跨度桥梁、城市高架桥及重型输电塔等重大工程中，实际结构中往往由于采用普通强度材料及限制轴压比不能过高导致截面尺寸偏大而降低建筑美观、钢板变厚增加焊接难度和降低焊接质量。从结构优化及抗震减灾设计角度，采用高强度材料尤其是高强钢材为钢管混凝土结构进行建筑与结构优化提供了重要手段。目前国产Q690高强钢制造及焊接技术日益臻熟，Q690高强钢管混凝土柱应用于建筑结构具有广阔前景。然而关于Q690等级的新型高强钢管混凝土柱抗震性能研究尚欠缺及现行规范材料强度与径厚比限值等因素阻碍了Q690高强钢管混凝土的推广应用。本文研究了低周反复荷载作用下Q690薄壁高强钢管混凝土柱的抗震性能，可为Q690高强钢管混凝土抗震设计、震损评估和推广应用提供理论依据。主要工作及结论如下：
1）开展了基于正交化设计的Q690薄壁高强钢管混凝土柱抗震性能试验研究。配制了不同等级的高强混凝土（C60～C100），获得了高强混凝土及Q690高强钢基本材料性能；分析了破坏模式、滞回与骨架曲线、延性等抗震性能指标，开展了基于抗震性能的正交化分析，试验结果表明：超限径厚比下Q690薄壁高强钢管混凝土柱按滞回环饱满度与耗能强弱分为弯曲主导和剪切主导的破坏，剪切主导破坏的试件归一化极限耗能显著低于弯曲主导破坏试件，径厚比和轴压比对延性和累积极限耗能指标影响较大，混凝土强度对薄壁高强钢管混凝土柱抗震性能影响显著性相比于轴压比和径厚比较小。
2）研究了Q690薄壁高强钢管混凝土柱极限承载力。提出了基于钢管混凝土统一理论的抗弯承载力简化算法和理论公式；研究该类柱弯矩—轴力相关性，基于截面分层法建立了Q690薄壁高强钢管混凝土柱的弯矩—轴力相关性分析模型，提出了弯矩—轴力相关曲线计算公式；提出了薄壁高强钢管混凝土柱桁架机制抗剪承载力计算公式；提出了改进的约束混凝土和钢材滞回单轴本构，建立了Q690薄壁高强钢管混凝土柱的纤维梁数值模型以进行滞回曲线分析；构建了Q690薄壁高强钢管混凝土柱的恢复力模型，包括归一化骨架曲线、卸载刚度退化规律和滞回准则。
3）进行了Q690薄壁高强钢管混凝土柱低周疲劳性能试验研究。分析了不同低周疲劳加载模式下试件的疲劳滞回曲线、疲劳耗能和刚度退化等性能指标，结果表明：等位移幅值模式下，循环次数少的大幅值加载对试件造成的破坏更严重；峰值型加载模式下增大位移幅值易造成超越破坏；低周疲劳荷载下高强钢管断裂时的等效粘滞阻尼系数远小于抗震性能试验相关值，在全寿命周期设计时应重视低周疲劳荷载的累积损伤劣化效应。
4）研究了Q690薄壁高强钢管混凝土柱低周疲劳损伤性能。考虑累积损伤破坏和超越破坏对损伤的交互影响，建立了基于刚度退化和非对称耗能的双参数损伤模型，提出了该类超限柱的抗震性能水准及量化指标和损伤阈值；建立了校准的钢管混凝土柱应变控制型低周疲劳寿命预测模型；为方便应用，建立了钢管混凝土柱考虑材料参数耦联作用并联动变化的低周疲劳寿命简化预测模型；基于能量等效原理，将变幅值模式下疲劳寿命等效为等幅值疲劳寿命进行评估，结果显示Q690薄壁高强钢管混凝土柱抗疲劳损伤性能良好，为其应用于抗震设防区提供了基本参考。
5）分析了Q690薄壁高强钢管混凝土柱断裂损伤性能。基于钢材应力三轴度损伤效应引入高强钢材断裂损伤萌生及无量纲演化准则，建立了基于壳-实体有限元的Q690薄壁高强钢管混凝土柱分析模型，揭示了局部屈曲、断裂失效及混凝土压碎等破坏机理。混凝土损伤破坏呈V型分布，腹板钢管深度屈服发生断裂后，Q690薄壁高强钢管混凝土柱内力重分布致使翼缘处受力变大，塑性变形增加，断裂指数增长较快；加大轴压比及径厚比增加了腹板处钢管的断裂损伤发展。