为解决钢结构箱形柱传统焊缝连接存在的施工效率低、人工成本高、抗震性能差和污染环境等问题,提出一种整体芯筒式全螺栓连接及其设计方法,设计3个设置芯筒、单向螺栓及补偿板的全螺栓连接及1个传统全熔透焊接连接,研究全螺栓连接的受力性能及芯筒、单向螺栓和补偿板对连接受力性能的影响,并与传统焊接连接进行对比.试验结果表明:层间位移角从0.01　rad增加到0.04　rad时,芯筒的设置能够减少法兰应变30％～70％,降低螺栓拉力4％　～21％,芯筒的设置能够提高连接的抗弯、抗剪能力,具有良好的延性和耗能能力;同时设置单向螺栓和补偿板的连接与只设置补偿板节点的滞回曲线在0.05　rad之前完全重合,在0.05　rad之后略有差别,可以根据不同需要选用;整体芯筒式全螺栓连接拥有与传统全熔透焊接连接相近的滞回性能,在结构设计时可按刚接进行计算并推广应用于实际工程中.