矩形钢管混凝土梁柱节点关键技术研究

成果的背景及主要用途：

在我国钢产量大、钢种适于房屋建设且粘土砖禁用政策出台的背景下，钢管

混凝土结构及钢结构住宅技术因其材料轻质高强且可回收等优势，成为节能、环

保和可持续发展的建筑技术，既是社会发展和科技进步在建筑业的集中体现，也

是未来建筑结构发展的趋势，近年来得到了专家学者的广泛关注和国家政策的大

力支持。但是，矩形钢管混凝土结构在我国起步较晚，梁柱节点存在构造、受力

和施工上的不足，解决梁柱节点问题是推进建筑可持续发展的迫切需要。十多年

来，本课题组围绕矩形钢管混凝土梁柱节点，先后开展了计算理论、节点构造、

新型节点等关键技术的系列研究，并通过工程应用，形成了成套的矩形钢管混凝

土梁柱节点技术，为矩形钢管混凝土和住宅钢结构的应用提供了重要科学依据和

关键技术支撑。

技术原理与工艺流程简介：

1、倒角型隔板贯通节点技术：提出了圆弧倒角型和倒角放坡型隔板贯通式

节点形式，减轻了梁翼缘与隔板连接处的应力集中，避免节点发生脆性破坏。研

究了倒角型隔板贯通节点的静动力性能，确定了节点的应力分布规律、破坏机理

和滞回性能，推导了节点拉伸承载力计算公式。

2、长挑出隔板贯通节点技术：提出了长挑出隔板贯通节点，使塑性铰外移，

提高节点域抗震性能。研发了新型柱端加载装置，解决了现有加载装置难以准确

模拟节点受力状态的技术难题，发现该节点抗震性能良好，并得到了混凝土强度

等级、内隔板厚度及加强板长度等参数对节点性能的影响规律。

3、全螺栓隔板贯通节点技术：提出了全螺栓隔板贯通节点和下栓上焊隔板

贯通节点，克服了焊接质量难以保证的技术难题，实现了节点技术的突破，解决

了一般节点制作安装周期长、人工费用高等技术问题，并获得国家发明专利。

技术水平及专利与获奖情况：

该项科研成果获得发明专利 3 项，达到了国际领先水平。

应用前景分析及效益预测：

本项目所涉及的研究内容解决了传统矩形钢管混凝土梁柱节点存在的应力

集中、脆性破坏和构造尺寸偏大等问题，并提出了理论计算方法，为钢管混凝土

梁柱节点后续研究奠定了基础和宝贵的实践经验。多项新的节点技术在国内甚至

在国际上都是领先的，有着很广阔的应用前景。例如，全螺栓隔板贯通节点的连

接全部采用高强螺栓，避免了现场焊接，施工方便，承载力高，同时实现了塑性

铰外移，保证了结构的安全。

应用领域：

该科研成果已经成功应用于多项矩形钢管混凝土结构工程，应用可推广程度

很高，取得了巨大的经济效益。