在装配式与工业化建造不断发展的背景下，结构体系的安全性与经济性正成为行业关注的核心。围绕
TDS
超级框架体系的工程应用需求，泰大创新联合同济大学开展了
“矩形钢管混凝土梁—圆钢管混凝土柱组合节点”抗震性能试验研究，通过足尺试验对关键节点形式进行系统验证，为多层厂房、物流仓库等大跨度、大荷载项目的工程设计与推广提供可靠依据。

1.研究背景与目标

传统钢框架结构施工速度快、应用广泛，但对于常规柱网来说，整体造价相比混凝土结构略高，经济性仍有优化空间，而提升结构综合经济性也是行业从业者重点关注的核心需求。因此，经过多年研发，我们推出了TDS框架体系。

TDS框架体系采用了一种新型节点形式—矩形钢管混凝土梁与圆钢管混凝土柱组合节点。在钢材用量基本一致或更少的前提下，通过钢管与混凝土协同工作，期望提升节点承载力、刚度及抗震耗能能力。

研究以两组足尺试件为对象展开对比试验：

PH1：矩形钢管混凝土梁节点（实验组）PH2：传统H型钢梁节点（对照组）

圆钢管混凝土柱-矩形钢管混凝土梁组合节点

圆钢管混凝土柱-H型钢梁组合节点

重点分析两类节点在低周往复荷载作用下的破坏模式、滞回性能、承载能力、延性及刚度退化特征，从试验层面验证TDS框架体系的工程价值。

2.试验设计与实施

试件均采用统一的柱构造：直径350mm、壁厚12mm的圆钢管柱，内填C50混凝土，并设置贯通隔板及焊接连接，遵循“强柱弱梁”设计原则。

两组试件的主要差异体现在梁构造：

PH1采用矩形钢管梁，并内填C50混凝土；

PH2采用焊接H型钢梁，无混凝土填充。

试验在同济大学结构实验室完成，采用低周往复加载方式模拟地震作用。加载过程中，柱顶施加恒定轴力，梁端施加反对称位移，通过逐级增加层间位移角（最大至5%），完整记录节点从弹性阶段到破坏全过程的力学响应。

同时，通过应变片与位移计，对梁、柱及节点核心区的应变发展与变形特征进行精细化监测。

试验装置现场图

3.材料性能验证

为保证试验数据的可靠性，研究同步开展了钢材与混凝土材性试验。

钢材抗拉试验装置

混凝土抗压试验装置

钢材（Q355B）表现出良好的延性与强度储备，强度比大于1.2，满足结构设计需求；混凝土实测强度均高于设计值，其中C50混凝土平均强度达到73.8MPa。

材料性能的稳定性，为后续节点性能分析提供了坚实基础。

4.节点试验结果与对比分析

4.1破坏模式差异显著

PH1节点：最终表现为梁端焊缝撕裂破坏，发生于5%层间位移角。

节点试件最终失效模式-节点区北侧

节点试件最终失效模式-梁下翼缘撕裂

PH2节点：梁翼缘发生局部屈曲，并在4%位移角时承载力明显下降。

节点试件最终失效模式-节点区北侧

节点试件最终失效模式-梁下翼缘撕裂

可以看出，PH1的破坏明显滞后，变形能力更强。

4.2.承载力全面提升

在相同用钢量条件下：PH1弹性阶段承载力约为PH2的1.1倍；极限承载力最高达到PH2的1.4倍。同时，PH1在大变形阶段仍能保持较稳定的承载能力，体现出更好的结构安全储备。

4.3.抗震耗能能力更优

PH1的滞回曲线呈饱满弓形，随位移增加耗能能力持续提升，在4%位移角之前未出现明显刚度退化；相比之下，PH2在3%位移角后刚度与承载力快速衰减，耗能能力相对有限。

滞回曲线对比-PH1节点

滞回曲线对比-PH2节点

4.4.性能提升机制分析

PH1节点性能提升的核心在于“组合效应”：矩形钢管对内部混凝土形成约束，提高整体稳定性；混凝土填充有效抑制梁翼缘和腹板局部屈曲；钢管与混凝土协同受力，优化应力分布路径。

这一机制使节点在承载力与延性方面均实现提升。

5.工程意义与应用建议

本次试验结果表明：矩形钢管混凝土梁节点在抗震性能方面具有明确优势，可作为TDS超级框架体系中的关键节点形式进行推广应用。

在结构体系不断演进的过程中，节点性能往往决定整体表现。此次研究通过足尺试验验证了矩形钢管混凝土梁节点的抗震优势，为其工程应用提供了可靠依据。近两年来，TDS框架体系已成功应用于上海、江苏、浙江、河北、山东、江西、新疆等地多个项目，取得了良好的经济效益与社会效益。随着TDS超级框架体系的持续推广，该类高性能节点有望在更多工程项目中发挥作用，为结构安全与经济性提供新的解决路径。