同行专家业内评价意见书编号： 20200859005

附件 1

浙江工程师学院（浙江大学工程师学院）

同行专家业内评价意见书

姓名： 王永灿

学号： 21760730

申报工程师职称专业类别（领域）： 土木水利

浙江工程师学院（浙江大学工程师学院）制

2020 年 6 月 15 日

工作经历年限： 不到三年 三年及以上（共 3.2 年）

填表说明

一、本报告中相关的技术或数据如涉及知识产权保护、

军工项目保密等内容，请作脱密处理。

二、请用宋体小四字号撰写本报告，可另行附页或增加

页数，A4 纸双面打印。

三、表中所涉及的签名都必须用蓝、黑色墨水笔，亲笔

签名或签字章，不可以打印代替。

四、同行专家业内评价意见书编号由工程师学院填写，

编号规则为：年份 4 位＋申报工程师职称专业类别(领域)4

位+流水号 3 位，共 11 位。

1

一、个人申报

（一）基本情况【围绕《浙江工程师学院（浙江大学工程师学院）工程类专业学位研究生工

程师职称评审参考指标》（本表第四部分），结合该专业类别(领域)工程师职称评审相关标

准，举例说明（不少于 1000 字）】

1.工程（企业项目）实践经历

1.1 薄壁圆钢管混凝土 K型、KK型相贯节点力学性能研究及有限元分析

钢管混凝土具有钢和混凝土结构两者的良好特性，在高楼、大跨越工程等建筑中得到普

遍使用，很大程度上节省了经济开支。在此结构中，两者均能发挥各自性能，钢管对内部混

凝土的束缚加强了混凝土受压性能，混凝土也限制了钢管的局部屈曲。我国特高压输电工程

因其良好的经济效应被广泛使用，这使得薄壁钢管混凝土结构应用前景广阔，其中这类结构

中节点一般采用相贯焊接。但是这方面的规范并没有形成完善的体系，对此进行研究十分必

要。本文主要针对薄壁圆钢管混凝土 K、KK型相贯节点极限承载力和计算公式进行研究：

（1）通过缩小实际工程比例尺寸得到试验的薄壁圆钢管混凝土 K、KK型相贯节点，开

展支管轴向拉压的静力试验，研究了 K型、KK型相贯节点的极限承载力、破坏形式与失效

原理。将试验数据与 GB50017规范和 AISC360-10 规范针对相贯节点公式的运算数据作出比

较，得出规范计算的承载力均明显偏低。将试验数据同 Y节点公式计算比较得出两者数据基

本符合，说明该公式可以用来计算 K、KK型相贯节点的极限承载力。

（2）利用 ABAQUS软件建立 K、KK型相贯节点有限元模型，将有限元模拟相贯节点的

极限承载力、荷载位移曲线、破坏形式等与试验结果进行对比，发现符合较好。通过采用试

验、有限元以及理论分析相结合的方法，分析了 KK型节点较 K型节点承载力低的原因。

（3）利用 ABAQUS软件进行 K型和 KK型相贯节点有限元参数分析，通过改变几何参

数β、γ、τ、θ、e，研究钢管混凝土 K型和 KK型相贯节点的极限承载力和破坏形式，并且绘

制了参数变化对极限承载力的影响曲线图，验证了 Y型节点冲剪极限承载力公式能够适用于

钢管混凝土 K型相贯节点极限承载力的计算。几何参数对 KK型相贯节点极限承载力的影响

与 K型相贯节点基本一致，KK型相贯节点与 K型相贯节点极限承载力的比值差别较大，比

值μKK与几何参数β和γ有关，并给出圆钢管混凝土 KK型相贯节点冲剪极限承载力公式。

1.2 350MW超临界 CFB锅炉暨 660MW超超临界锅炉钢结构技术设计优化研究

通过五个方面对 666MW、350MW项目进行优化设计:第一方面,将计算模型应力比由底部

剪力法转变为阵型分解反应谱法；第二方面，将模型中主立柱由钢柱替换为钢管混凝土柱；

第三方面，将模型中运转层钢梁替换为钢-混凝土组合梁；第四方面，将模型中小梁替换为冷

弯薄壁型钢；第五方面，将模型中其他钢梁替换为波纹腹板钢梁。

2

（1）第一方面，转变为阵型分解反应谱法使应力比结果更加贴近实际情况。

（2）第二方面，660MW 模型主立柱替换钢管混凝土柱前总重 732.0t，替换钢管混凝土

柱后总重 422.4t，减少钢材 309.6t，减少 42%；350MW模型主立柱替换钢管混凝土柱前总重

533.7t，替换钢管混凝土柱后总重 304.5t，减少钢材 229.2t，减少 43%。增加混凝土用量 660MW

为 1321.7吨，350MW增加混凝土用量 936.6吨。

（3）第三方面，660MW 模型运转层钢梁替换钢-混凝土组合梁前总重 238.8t，替换钢-

混凝土组合梁后总重 150.9t，减少钢材 87.9t，减少 36.8%；350MW 模型运转层钢梁替换钢-

混凝土组合梁前总重 152.9t，替换钢-混凝土组合梁后总重 64.5t，减少钢材 88.4t，减少 57.8%。

（4）第四方面，660MW模型小梁替换冷弯薄壁型钢前总重 95.1t，替换冷弯薄壁型钢后

总重 77.0t，减少钢材 18.0t，减少 19.0%；350MW模型小梁替换冷弯薄壁型钢前总重 85.8t，

替换冷弯薄壁型钢后总重 70.0t，减少钢材 15.8t，减少 18.4%。

（5）第五方面，660MW模型钢梁替换波纹腹板钢梁前总重 1441.9t，替换波纹腹板钢梁

后总重 1137.9t，减少钢材 303.9t，减少 21.1%；350MW 模型钢梁替换波纹腹板钢梁前总重

647.7t，替换波纹腹板钢梁后总重 516.1t，减少钢材 131.6t，减少 20.3%。

从五方面进行锅炉设计优化，优化后能大幅减少锅炉结构用钢量，达到了很好的经济效

果。

1.3 参与编制架空输电线路钢骨钢管混凝土结构设计技术规程

主要参与编制的部分是钢管钢骨混凝土柱和钢管混凝土节点承载力设计，主要结合内配

格构式角钢圆钢管混凝土力学性能研究及应用_王军博士论文、CECS 408：2015 特殊钢管混

凝土构件设计规程、薄壁圆钢管混凝土构件与节点力学性能研究_徐菲、轴拉内配钢筋钢管混

凝土黏结滑移性能试验研究_练其安以及相关文献进行编制。

2.职业道德

严格遵守国家法律法规，热爱祖国，热爱中国共产党，热爱人民，作为我党一员，时刻

强化全心全意为人民服务的宗旨意识；在实践过程中，始终坚持不懈学习专业知识，加强自

己的专业素养；在团队合作中能够积极发挥主导能力和做好协调工作，积极完成本职工作和

团队任务；遵守企业及学院的相关规定，与同事和同学建立了良好的友谊；始终实事求是，

求真务实，争取做到最好。

3.知识掌握

3.1 全面了解了钢管混凝土相贯节点的承载力设计相关规范，掌握了钢管混凝土相贯节点

试验破坏形式、破坏原理。了解了金属相关断裂准则，特别是用到的MMC断裂失效准则，

3

很好地模拟了相贯节点初始断裂位置和断裂裂纹扩展预测。了解了设计公式的推导以及验证，

可以通过参数分析来验证公式的适用性，通过控制变量法研究参数变化的影响，并且对于相

关参数取值范围的重要性。了解了有限元模拟的重要性，在有限元模型中，引入钢管和混凝

土的材料本构关系、界面和边界条件等，便能提供需要的大量的应力应变、反力、位移等信

息，还能全方面跟踪结构受荷载后变形、开裂、破坏全过程，这对节点分析具有重大帮助。

结合有限元模拟分析能够验证试验结果的有效性，为研究节点破坏形式和极限承载力理论分

析提供依据。

3.2 了解了锅炉框架的整体构造和受力情况，熟悉了梁、柱承载力的计算方法，简单了解

了锅炉框架的设计流程，通过编制报告了解了报告所需的要素、需要注意点等等。

3.3 熟悉了钢骨钢管混凝土柱的承载力设计流程，包括柱的受压、受拉、受弯以及偏心受

压等的极限承载力；熟悉了钢管混凝土相贯节点和板接节点受压、受拉、受弯、受剪承载力

设计流程以及计算；熟悉了钢管与混凝土粘结、钢骨与混凝土粘结以及节点传力等方面的试

验以及设计方法；通过相关构件的替换，了解了优化设计的要求。

4.专业技术能力

能够熟练使用 CAD软件，能够熟练操作二维以及三维建模等；基本掌握了一个研究项目

的具体流程，期间我阅读了大量的论文来指导我做试验，完善试验过程和步骤；能够熟练贴

应变片、精确布置位移计、试验设备 DH3816的使用；掌握了 ABAQUS的操作，并且使用

ABAQUS建出模型，利用 ABAQUS计算模型验证了试验的结果；能够运用相关规范进行构

件包括梁、柱、节点等的承载力计算；能够熟练运用 tekla软件进行建模，通过运用 staad pro

软件验算模型；能够很好地向前辈学习专业知识，与同学和同事愉快地相互合作和学习；能

够在高强度工作环境下完成任务。

5.其他

关注国家和国际事物，热爱祖国，希望为中国的伟大复兴贡献自己的一份。

（二）取得的业绩（代表作）【以下“公开成果代表作”和“其他代表作”共限填 3项，须提交证

明原件（包括发表的论文、出版的著作、专利证书、获奖证书、科技项目立项文件或合同、企业证明

等）供核实，并提供复印件一份】

4

1. 公开成果代表作【论文发表、专利成果、软件著作权、标准规范与行业工法制定、著作编写、

科技成果获奖、学位论文等】

成果名称

成果类别 [含论文、授

权专利（含发明专利申

请）、软件著作权、标准、

工法、著作、获奖、学位

论文等]

发表时间/授

权或申请时

间等

刊物名称

/专利授权或

申请号等

本人排

名/总

人数

薄壁圆钢管混凝土 K型、KK 型相贯节点力学

性能研究及有限元分析学位论文 2020.4 浙江大学 4 优

2.其他代表作【主持或参与的课题研究项目、科技成果应用转化推广、企业技术难题解决方案、自

主研发设计的产品或样机、技术报告、设计图纸、软课题研究报告、可行性研究报告、规划设计方案、

施工或调试报告、工程实验、技术培训教材、推动行业发展中发挥的作用及取得的经济社会效益等】

（三）在校期间课程、专业实践训练及学位论文相关情况

学位课程成绩情况 按课程学分核算的平均成绩：83 分（要求 80 分及以上）

专业实践训练时间及考

核情况(具有三年及以上

工作经历的不作要求)

累计时间：1 年 月 日（要求 1年及以上）

平均月薪： 元（可选填）

考核成绩 85 分（要求 80 分及以上）

学位论文情况

1.学位论文选题来源于工程实际或者具有明确的工程应用背景，学

位论文送审专家总体评价全部达到良好及以上: 是 □否

2.共送审专家 4 人，共送审 4 次；总体评价为： 4 优 0 良

本人承诺

个人声明：本人上述所填资料均为真实有效，如有虚假，愿承担一切责任，

特此声明！

申报人签名：

5

二、日常表现考核评价及申报材料审核公示结果

日常表现

考核评价

非定向生由德育导师考核评价、定向生由所在工作单位考核评价：

优秀 □良好 □合格 □不合格

德育导师/定向生所在工作单位分管领导签字（公章）： 年 月 日

申报材料

审核公示

根据评审条件，工程师学院已对申报人员进行材料审核（学位课程成绩、专业实

践训练时间及考核、学位论文、代表作等情况），并将符合要求的申报材料在学

院网站公示不少于 5个工作日，具体公示结果如下：

□通过 □不通过（具体原因： ）

工程师学院教学管理部审核签字（公章）： 年 月 日

三、同行专家业内评价意见

（一）请专家简要介绍该专业类别（领域）工程师职称评审相关标准(选填)

（二）专家对申报材料的总体评价意见【请根据《浙江工程师学院（浙江大学工程师学院）

工程类专业学位研究生工程师职称评审参考指标》（本表第四部分），结合该专业类别（领

域）工程师职称评审相关标准，作出评价】

评价结果（请在相应栏目内画 “√”） □达到 □基本达到 □未达到

6

四、浙江工程师学院（浙江大学工程师学院）工程类专业学位研究生工程师职称评审参考指标

工程实践经历

(结合申报人实际具体论述)职业道德 知识掌握 专业技术能力

取得的业绩

(代表作)

承担或参与行（企）业应用性课题研究项目；应用先进技术解决企业重大技术难题；推广应用具有较高水平的新技术、新工艺、新流程、新设备、新材料等；承担或参与国家、行业、地方技术标准或企业主导产品技术标准的制定，技术规范的编写；参与完成企业新建、扩建或技术改造项目的研究，包括方案的制定、工程设计、施工、设备的安装及调试等工作；参与企业精密、大型、稀有成套设备或关键设备维护、维修工作；参与企业产品的研究、设计、工艺、制造和技术管理工作；参与产品质量评价、检测手段改进、实验方法更新，技术管理体系建立，设备使用和维护规程制定等；在勘探开发、技术研发、生产建设、经营管理等项目中，规划或制定出一套可行的科学管理方法；完成对行（企）业项目具有指导作用的有关情报资料的搜集、整理、汇编，提出系统报告；完成本专业领域的技术分析和市场分析，给出合理的分析结论及建议，提出可行的改进方案和验证方法；参与校企联合实验室行（企）业课题研究；指导助理工程师的工作和学习等。

1.品德修养（践行社会主义核心价值观，具备爱国奉献、艰苦奋斗的精神，强烈的社会责任感；融入企业文化，遵纪守法、爱岗敬业、勇于开拓、敢于担当，具有精益求精、追求卓越的工匠精神）2.科学素质（具有科学严谨、求真务实、持之以恒、勇攀高峰的学习态度和终生学习意识）3.职业素养（具备良好的职业道德、积极的职业心态、正确的职业价值观；树立安全、健康及环境友好等工程伦理意识，掌握工程伦理规范，具有良好的市场、质量、职业健康和安全意识，注重工程与自然环境、生态保护、社会和谐与可持续发展的关系）

1.基础及专业知识（熟悉行业技术需求，包括从事工程构思、设计、实现、运作所需的相关数学、自然科学、经济管理等人文与社会科学基础知识；系统掌握专业理论知识、专业技术知识和研究方法）2.行业知识[包括行（企）业采用的新技术、新流程、新工艺、新方法、新材料、新设备、先进生产方式、国内外技术前沿发展现状与趋势；行（企）业技术标准、工作流程、职业规范、政策制度、法律法规等]

3.默会性工程知识（专业实践训练过程中情境性、意会性等知识积累）4.跨专业领域知识（基于复杂工程问题解决的多专业领域交叉知识的学习）

1.环境及岗位适应能力[通过全过程参与行（企）业实际工程项目建设，包括设计项目建设方案、执行项目计划任务、应对项目建设突发情况、监督项目建设风险管控等，能应对压力和挑战，加强自身对环境和岗位的适应力，具备从事工程技术研究、设计、生产、技术管理决策实战经验]

2.参与工程建设所需的基本技能（能综合运用先进仪器设备、专业软件、企业现场数据采集与算法分析等现代研究工具和研究方法开展工程建设和项目研究工作）3.技术应用创新及工程创新实践能力（技术应用、应用创新、技术创新能力；综合运用所学知识解决复杂工程问题的能力；参与工程规划、设计研发、实施运作、科学管理的决策和行动能力；运用现代生产管理和技术管理方法来独立解决比较复杂的技术问题的能力；对本领域工作进行设计、过程审核和设计质量把关，有效规避设计质量问题的能力）4.团队协作能力（具有跨多工种、跨专业领域的团队工作经历，富有团队合作精神，具备良好的人际沟通、组织协调、激励授权等领导能力；有效指导他人进行项目产品设计开发和优化提升工作的能力）5.工程思维养成（包括问题导向意识、工程创新意识、技术成果转化意识、批判性思维、系统性思维等）

6.具有国际视野和跨文化交流、竞争与合作的能力

1.公开成果代表作（论文发表、专利成果、软件著作权、标准规范与行业工法制定、著作编写、科技成果获奖、学位论文等）2.其他代表作（主持或参与的课题研究项目、科技成果应用转化推广、企业技术难题解决方案、自主研发设计的产品或样机、技术报告、设计图纸、软课题研究报告、可行性研究报告、规划设计方案、施工或调试报告、工程实验、技术培训教材、推动行业发展中发挥的作用及取得的经济社会效益等）

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同行专家业内评价意见书编号： 20200859005

五、同行专家信息登记页

注：工程师职称评审实行同行专家单向隐名评阅。本页为保密页，同行专

家业内评价意见书回收后，本页与评价意见分离，由浙江工程师学院（浙江大学

工程师学院）专人保管，单独归档。

专家签名 工作职务

专业技术资格 研究领域

专家对该申报人研究领域的熟悉程度

（请在相应栏目内画“√”）□熟悉 □比较熟悉 □一般 □不熟悉

专家

所在单位

通讯地址

手机 E-mail 地址

以下信息用于评阅费发放

身份证号银行开户行

及账号

8

9

分类号： TU375 单位代码： 10335密 级： 公开 学 号：21760730

硕士学位论文

中文论文题目：薄壁圆钢管混凝土 K 型、KK 型相贯节点力学

性能研究及有限元分析

英文论文题目：Research on mechanical properties and finite

element analysis of K-type and KK-type

intersecting joints of thin-walled circular

concrete-filled steel tube

申请人姓名： 王永灿

指导教师： 陈驹 教授

专业名称： 建筑与土木工程

研究方向： 钢管混凝土结构

所在学院： 工程师学院

论文提交日期 2020年 4 月

浙江大学硕士学位论文 摘要

III

摘要

钢管混凝土具有钢和混凝土结构两者的良好特性，在高楼、大跨越工程等建筑中得

到普遍使用，很大程度上节省了经济开支。在此结构中，两者均能发挥各自性能，钢管

对内部混凝土的束缚加强了混凝土受压性能，混凝土也限制了钢管的局部屈曲。我国特

高压输电工程因其良好的经济效应被广泛使用，这使得薄壁钢管混凝土结构应用前景广

阔，其中这类结构中节点一般采用相贯焊接。但是这方面的规范并没有形成完善的体系，

对此进行研究十分必要。本文主要针对薄壁圆钢管混凝土 K、KK型相贯节点极限承载

力和计算公式进行研究：

（1）通过缩小实际工程比例尺寸得到试验的薄壁圆钢管混凝土 K、KK型相贯节点，

开展支管轴向拉压的静力试验，研究了 K型、KK型相贯节点的极限承载力、破坏形式

与失效原理。将试验数据与 GB50017 规范和 AISC360-10规范针对相贯节点公式的运算

数据作出比较，得出规范计算的承载力均明显偏低。将试验数据同 Y节点公式计算比较

得出两者数据基本符合，说明该公式可以用来计算 K、KK型相贯节点的极限承载力。

（2）利用 ABAQUS软件建立 K、KK型相贯节点有限元模型，将有限元模拟相贯

节点的极限承载力、荷载位移曲线、破坏形式等与试验结果进行对比，发现符合较好。

通过采用试验、有限元以及理论分析相结合的方法，分析了 KK型节点较 K型节点承载

力低的原因。

（3）利用 ABAQUS软件进行 K型和 KK型相贯节点有限元参数分析，通过改变几

何参数β、γ、τ、θ、e，研究钢管混凝土 K 型和 KK 型相贯节点的极限承载力和破坏形

式，并且绘制了参数变化对极限承载力的影响曲线图，验证了 Y型节点冲剪极限承载力

公式能够适用于钢管混凝土 K型相贯节点极限承载力的计算。几何参数对 KK型相贯节

点极限承载力的影响与 K型相贯节点基本一致，KK型相贯节点与 K型相贯节点极限承

载力的比值差别较大，比值μKK与几何参数β和γ有关，并给出圆钢管混凝土 KK型相贯

节点冲剪极限承载力公式。

关键词：钢管混凝土；K型节点；KK型节点；相贯节点；冲剪破坏；承载力；计算公

式；参数分析

浙江大学硕士学位论文 第 3章 薄壁圆钢管混凝土 K型、KK 型相贯节点有限元模拟

25

第 3章 薄壁圆钢管混凝土 K型、KK型相贯节点有限元模

拟

3.1 引言

由于试验节点数量有限，为了更好地深入分析节点的力学性能研究，有限元法被引

入。当前，有限元法已经成为工程结构数值模拟分析最常用的方法之一，其中 ABAQUS

软件系统为最通用的有限元分析系统之一。

ABAQUS软件是目前公认的最先进的非线性有限元力学分析软件，在计算模型中，

能够直接引入钢管和混凝土的材料本构关系、界面和边界条件等，便能提供需要的大量

的应力应变、反力、位移等信息，还能全方面跟踪结构受荷载后变形、开裂、破坏全过

程，这对节点分析具有重大帮助。结合 ABAQUS有限元模拟分析能够验证试验结果的

有效性，为研究节点破坏形式和极限承载力理论分析提供依据。

3.2 钢管混凝土相贯节点有限元模型

3.2.1 3D空间内钢材失效准则

MMC失效准则[52]通过增加考虑静水压力和 Lode角参数对金属断裂问题影响进行

研究，能够很好地预测金属延性断裂，特别对剪切为主导的金属断裂[53]。本文所研究的

圆钢管混凝土 K型、KK型相贯节点正常破坏形式均是冲剪破坏，因此在本文有限元分

析模型中，钢材失效准则采用MMC失效准则，表达式见式(3-1)。

n

sθ

axθ

sθ0η

f

cc

cccccA

1

1

21

2

6sin

31

6cos

31

16

sec32

31

(3-1)

式中111

＜

sax

cc ，MMC准则总共需要八个参数（A，n，Cη，ηo， sc ，

cc ，c1，

c2）。其中 f 为单元断裂等效塑性应变，A是材料常数，n是应变强化指数，Cη，ηo， sc ，

cc 用来描述材料塑性的静水压力和 load角度的参数，η和为分别为三轴应力比和正态

第 3章 薄壁圆钢管混凝土 K型、KK 型相贯节点有限元模拟 浙江大学硕士学位论文

26

化 Load角参数，c1，c2是材料常数，常数 c1通常称为材料内摩擦角，而 c2是最大剪切

应力。c1和 c2的范围为 c1≥0和 c2> 0。

因为钢材满足 Von Mises屈服准则（Cη=0， 1 cs cc ），则式(3-1)可简化为：

n

cccA

1

1

21

2

f6

sin31

6cos

31

(3-2)

其中内摩擦角 c1参数取值参照文献[60]，c2取钢材最大剪切应力 fu,v (=0.75fu)，η和计

算分别见式（3-3）和式（3-4），可得MMC失效准则中各参数取值见表 3-1。

表 3- 1 MMC断裂失效准则参数

Tab. 3- 1 The parameters of MMC fracture failure criterion

钢材牌号 公称壁厚 (mm) c1 c2 A n

Q345-主管 4.0 0.12 410 866 0.154

图 3- 1 MMC模型空间断裂失效面

(A=866MPa, n=0.154, c1=0.12, c2=410MPa, cη=0, sθc = ax

θc =1.0)

Fig. 3- 1 MMC fracture criterion in 3D space

m (3-3)

arccos21 (3-4)

fε

第 3章 薄壁圆钢管混凝土 K型、KK 型相贯节点有限元模拟 浙江大学硕士学位论文

34

(b) 节点细部

(c) 焊缝

图 3- 4 KK型相贯节点有限元模型（KK）

Fig. 3- 4 FEAmodel of the test specimen KK

3.3有限元模型验证

3.3.1 节点破坏形式

节点有限元模型的破坏形式与应力应变云图分别见图 3-5~3-6。节点正常破坏形式

为主管管壁冲剪破坏，如图可以比较得出，有限元模拟结果和试验结果一致。有限元模

型能够精准反映出钢管混凝土相贯节点的破坏形式及其破坏失效起始位置。

有限元模型开始破坏失效表现为单元达到在钢材本构中定义的MMC断裂失效准则

的极限应变值后，单元在模型中消失同事时退出工作，表现为断裂裂缝开裂点位置。由

应力应变云图可以看出内部混凝土应力并不大，可以认为混凝土对外部钢管具有约束作

用，提高了其承载力。

浙江大学硕士学位论文 第 3章 薄壁圆钢管混凝土 K型、KK 型相贯节点有限元模拟

35

(a) K型相贯节点有限元破坏模式

(b) K型相贯节点试验破坏模式

图 3-5 K型相贯节点有限元与试验破坏模式比较图

Fig. 3-5 Comparison of failure mode of K specimen

..

第 3章 薄壁圆钢管混凝土 K型、KK 型相贯节点有限元模拟 浙江大学硕士学位论文

36

(c) KK型相贯节点有限元破坏模式

(d) KK型相贯节点试验破坏模式

图 3-6 KK型相贯节点有限元与试验破坏模式比较图

Fig. 3-6 Comparison of failure mode of KK specimen

3.3.2节点极限承载力

节点有限元模型计算极限承载力见表 2-2。其中 K型节点只比较了破坏模式为主管

壁冲剪破坏的试件，KK节点也是主管壁冲剪破坏。有限元计算结果与试验结果非常接

近，表明了有限元模型的可靠性，该模型能够准确地预测钢管混凝土节点极限承载力。

..

第 4章 薄壁圆钢管混凝土 K型和 KK型相贯节点有限元参数分析 浙江大学硕士学位论文

52

图 4-6 e对极限承载力的影响曲线图

Fig. 4-6 Graph of the effect of e on the ultimate bearing capacity

如图 4-6 所示，在控制β、γ、τ、θK相同的情况下，可以发现 e =-50mm 和 e =0mm

时的极限承载力仅相差为 0.36%，因此可以说明 e 对节点极限承载力影响很小。当

e=+50mm时极限承载力分别为 e =0mm时的 92.5%，这里的极限承载力降低的原因是由

于其支管与主管相贯处冠点间距离 g过小，因此后续需要对 g的范围对于钢管混凝土 K

型相贯节点极限承载力的影响进行研究。

4.5 K型相贯节点极限承载力验证

根据徐菲等[41]提出的 Y型节点冲剪极限承载力公式试算钢管混凝土 K型相贯节点

结果和有限元模拟结果进行对比。所有节点的公式计算结果和模拟结果对比见表 4- 6。

对比结果可以发现，根据徐菲等[41]提出的 Y 型节点冲剪极限承载力公式试算钢管混凝

土 K型相贯节点结果与有限元模拟结果可以发现，所有钢管混凝土 K型相贯节点的极

限承载力 Pu-XU/PuEA为 0.98，变异系数为 0.04，证明了 Y型节点冲剪极限承载力公式试算

钢管混凝土 K型相贯节点结果与有限元模拟结果符合很好，另外有限元模拟的所有节点

破坏形式均为主管管壁冲剪破坏，也验证了 Y型节点冲剪极限承载力公式的范围的参数

范围准确性，说明徐菲等[41]提出的 Y 型节点冲剪极限承载力公式能够适用于钢管混凝

土 K型相贯节点极限承载力的计算。

浙江大学硕士学位论文 第4章 薄壁圆钢管混凝土 K型相贯节点有限元参数分析

53

表 4- 6 节点公式计算结果和模拟结果对比

Tab. 4- 6 Comparison of formula calculation results and FEA results of joints

模型编号 破坏形式 Pu-XU（kN） Pu-FEA（kN） Pu-XU/Pu-FEA

K-45-300-3-150-4.5 主管冲剪破坏 629.05 665.28 0.95

K-45-300-4-150-6 主管冲剪破坏 838.73 902.27 0.93

K-45-300-6-150-9 主管冲剪破坏 1258.09 1319.72 0.95

K-45-300-8-150-12 主管冲剪破坏 1677.46 1737.00 0.97

K-45-300-10-150-15 主管冲剪破坏 2096.82 2247.44 0.93

K-45-300-6-60-9 主管冲剪破坏 471.67 455.56 1.04

K-45-300-6-90-9 主管冲剪破坏 715.19 735.72 0.97

K-45-300-6-120-9 主管冲剪破坏 973.55 989.74 0.98

K-45-300-6-150-6 主管冲剪破坏 1258.09 1317.16 0.96

K-45-300-6-150-12 主管冲剪破坏 1258.09 1323.77 0.95

K-30-300-6-60-9 主管冲剪破坏 667.04 680.10 0.98

K-30-300-6-150-9 主管冲剪破坏 1779.21 1795.08 0.99

K-60-300-6-60-9 主管冲剪破坏 385.11 370.83 1.04

K-60-300-6-90-9 主管冲剪破坏 583.95 580.56 1.01

K-60-300-6-120-9 主管冲剪破坏 794.9 741.67 1.07

K-45-300-6-120-9+50 主管冲剪破坏 973.55 915.20 1.06

K-45-300-6-120-9-50 主管冲剪破坏 973.55 993.31 0.98

K-30-300-6-90-9 主管冲剪破坏 1011.43 1059.16 0.95

K-30-300-6-120-9 主管冲剪破坏 1376.81 1422.78 0.97

平均值 0.98

变异系数 0.04

4.5 KK型相贯节点参数分析及与 K型相贯节点对比

通过 K型相贯节点有限元参数分析可知，相贯节点极限承载力主要跟几何参数γ、β、

θK有关，因此，下文通过改变几何参数γ、β、θK来研究其对 KK型相贯节点极限承载力

的影响，同时比较 KK型相贯节点和 K型相贯节点极限承载力。

本文对 10个 KK型相贯节点进行有限元参数分析，所有模型几何参数 e均为 0，有

限元模拟结果显示破坏形式均为主管管壁冲剪破坏，将极限承载力与 K型相贯节点进行

第 4章 薄壁圆钢管混凝土 K型和 KK型相贯节点有限元参数分析 浙江大学硕士学位论文

54

对比，同时增加试验相贯节点试验和有限元数据进行对比，如下表 4-7所示。

参数分析模型编号 β γ τ θK Pu-XU（kN） Pu-FEA（kN） Pu-XU/Pu-FEA Pu-KK/Pu-K

KK-45-300-3-150-4.5 0.5 50 1.5 45 629.05 645.8 0.97 0.97

KK-45-300-4-150-6 0.5 37.5 1.5 45 838.73 855.55 0.98 0.95

KK-45-300-6-150-9 0.5 25 1.5 45 1258.09 1205.55 1.04 0.91

KK-45-300-10-150-15 0.5 15 1.5 45 2096.82 2019.44 1.04 0.90

KK-45-300-6-150-12 0.5 25 2 45 1258.09 1201.39 1.05 0.91

KK-45-300-6-120-9 0.4 25 1.5 45 973.55 956.94 1.02 0.97

KK-45-300-6-90-9 0.3 25 1.5 45 715.19 706.94 1.01 0.96

KK-30-300-6-120-9 0.4 25 1.5 30 1376.81 1397.22 0.99 0.98

KK-30-300-6-60-9 0.2 25 1.5 30 667.04 679.17 0.98 1.00

KK-60-300-6-60-9 0.2 25 1.5 60 385.11 366.67 1.05 0.99

试验模型编号 β γ τ θK Pu-XU（kN） Pu-FEA（kN） Pu-XU/Pu-FEA Pu-KK/Pu-K

KK-50-400-4-219-8 0.55 50 2 50 1154.04 983.33 1.17 0.81（FEA）

0.84（test）

从表 4-7可知，钢管混凝土 KK型相贯节点几何参数对极限承载力影响与 K型相贯

节点基本一致，KK型相贯节点极限承载力随着γ值的增大而减小，随着β值的增大而增

大，随着θK值的增大而减小。

这里假定 Pu-KK/Pu-K为μKK，从表 4-7可知μKK并不是一个常数，会随着参数而发生变

化。根据 KK-45-300-6-120-9 和 KK-30-300-6-120-9 对比以及 KK-30-300-6-60-9 和

KK-60-300-6-60-9 对比，可以得出 μKK 与 θK 关系不大。根据 KK-45-300-6-150-9、

KK-45-300-6-120-9 和 KK-45-300-6-90-9 对 比 以 及 KK-30-300-6-120-9 和

KK-30-300-6-60-9 对 比 ， 可 以 得 出 μKK 与 β有 关 。 根 据 KK-45-300-3-150-4.5 、

KK-45-300-4-150-6、KK-45-300-6-150-9和 KK-45-300-10-150-15对比，可以得出μKK与γ

有关。根据 KK-45-300-6-150-9和 KK-45-300-6-150-12对比，可以得出μKK与τ关系不大。

最终可以得出μKK与几何参数β和γ有关。综合试验数据和有限元模拟，本文建议μKK

保守取值 0.8。最后将徐菲等[41]提出的 Y型节点冲剪极限承载力公式修正为 KK型相贯

节点冲剪极限承载力公式，如下式：

TdfDdθsinP u0KKKKK-u

3

1 (4-1)

浙江大学硕士学位论文 第4章 薄壁圆钢管混凝土 K型相贯节点有限元参数分析

55

式中μKK建议取值 0.8。

4.6 本章小结

本章通过有限元软件 ABAQUS，建立了钢管混凝土 K型和 KK型相贯节点有限元

模型。通过改变几何参数β、γ、τ、θK、e，研究钢管混凝土 K型相贯节点的极限承载力

和破坏形式，并且绘制了参数变化对极限承载力的影响曲线图，得出了参数变化对 K型

相贯节点极限承载力的结论，另外，进行了 KK型相贯节点参数分析，并与 K型相贯节

点进行对比，结论归结如下：

1）钢管混凝土 K型相贯节点的极限承载力随着γ值的增大而减小，并且减小的趋势

减缓。

2）钢管混凝土 K型相贯节点的极限承载力随着β值的增大而增大。

3）钢管混凝土 K型相贯节点的极限承载力随着τ值的改变没有发生明显的变化，说

明τ值对节点极限承载力几乎没有影响。

4）钢管混凝土 K型相贯节点的极限承载力随着θK值的增大而减小，并且减小的趋

势减缓。

5）钢管混凝土 K型相贯节点的极限承载力随着 e值的改变没有发生明显的变化，

说明 e对节点极限承载力影响很小。但这里需要研究由 e值改变导致 g过小对节点极限

承载力的影响。

6）徐菲等[41]提出的 Y型节点冲剪极限承载力公式能够适用于钢管混凝土 K型相贯

节点极限承载力的计算。

7）几何参数对 KK型相贯节点极限承载力的影响与 K型相贯节点基本一致，KK

型相贯节点与 K型相贯节点极限承载力的比值差别较大，比值μKK与几何参数β和γ有关，

并给出圆钢管混凝土 KK型相贯节点冲剪极限承载力公式。

硕士学位论文专家评阅意见评阅人对学位论文的评价意见(请根据您对硕士学位论文的要求，对本学位论文的选题、创新性研究成果和论文写作等作出评价。)

该文针对薄壁圆钢管混凝土K、KK 型相贯节点极限承载力和计算公式进行研究，主要工作如下：（1）开展薄壁圆钢管混凝土K、KK 型相贯节点支管轴向拉压静力试验，研究K 型、KK 型相贯节点的极限承载力、破坏形式与失效原理，分析表明Y 节点公式可以用来计算K、KK 型相贯节点的极限承载力。（2）建立并验证了K、KK 型相贯节点有限元模型，分析了KK 型节点较K 型节点承载力低的原因。（3）利用ABAQUS 软件进行K 型和KK 型相贯节点有限元参数分析，验证了Y 型节点冲剪极限承载力公式能够适用于钢管混凝土K 型相贯节点极限承载力，提出了圆钢管混凝土KK 型相贯节点冲剪极限承载力公式。

学位论文的主要不足之处和修改建议

提出该类节点的强化构造措施建议

论文总体评价 优秀（ √ ），良好（ ），中等（ ），及格（ ），较差（ ）

是否同 意举行 论文答 辩意见

同意答辩 √

同意经过小的修改后答辩（可不再送审）。

需要进行较大的修改后答辩（重新送专家评审）。

未达到硕士学位要求，不同意答辩。

评阅人签名 丁兴发 职称 教授 导师类别 博导（√），硕导（），其他（）

评阅人单位 中南大学 评阅人学科专业 土木工程

评阅日期：   2020 年  5 月  20 日

硕士学位论文专家评阅意见评阅人对学位论文的评价意见(请根据您对硕士学位论文的要求，对本学位论文的选题、创新性研究成果和论文写作等作出评价。)

论文研究了钢管混凝土相贯节点的力学性能，结合有限元模拟，验证并给出相贯节点计算公式，对于钢管混凝土相贯节点的设计应用具有一定的现实意义。第一部分对钢管混凝土K型和KK型相贯节点进行试验，与现有规范进行比较，引入Y型节点冲剪极限承载力公式，发现符合较好、第二部分对钢管混凝土K型和KK型相贯节点进行有限元模拟验证，发现试验和有限元模拟符合较好，并分析了K型和KK型相贯节点承载力不同的原因。第三部分对K型和KK型相贯节点进行有限元参数分析，验证Y型节点冲剪极限承载力公式适用于K型相贯节点，并提出KK型相贯节点计算公式。总体来看，论文结构合理，行文流畅，研究方法合理，论文结论对同类研究具有很好的借鉴价值，对实际工程中的相关问题也有指导意义。

学位论文的主要不足之处和修改建议

内容方面：试验的试件较少，数据量较少，得出的结论可靠性有待检验；建议加大试验次数提高结论的可靠性；以得出更详实可靠的结论； 格式方面：论文目录页码需要生成；第4章有限元参数分析可添加节点示意图，使节点形式更加清晰；试验破坏模式图中可以考虑用标记指出，使破坏现象清楚体现，如图3-6；

论文总体评价 优秀（ √ ），良好（ ），中等（ ），及格（ ），较差（ ）

是否同 意举行 论文答 辩意见

同意答辩 √

同意经过小的修改后答辩（可不再送审）。

需要进行较大的修改后答辩（重新送专家评审）。

未达到硕士学位要求，不同意答辩。

评阅人签名 王宇航 职称 教授 导师类别 博导（√），硕导（），其他（）

评阅人单位 重庆大学 评阅人学科专业 土木工程

评阅日期：   2020 年  5 月  20 日

硕士学位论文专家评阅意见评阅人对学位论文的评价意见(请根据您对硕士学位论文的要求，对本学位论文的选题、创新性研究成果和论文写作等作出评价。)

本论文采用实验测试和有限元分析的方法，研究了圆钢管混凝土K型、KK型相贯节点的性能。总体来看，本文的研究内容较充实，研究意义大。

学位论文的主要不足之处和修改建议

1. 英文摘要需要修改。2. 中文写作需要提高。3. 文献综述：（1）请详细介绍空钢管相贯节点的研究，目前的内容比较简单；（2）请分别总结空钢管和钢管混凝土相贯节点的受力机理及其关键影响因素，并对二者进行对比；（3）请避免一些简单的写作错误，如第六页“国外学者研究相对较晚”应该为“国内学者研究相对较晚”。4. 第二章：（1）支管厚度太大，这导致了支管的横截面积大于主管，这似乎不大常见。（2）试验变量偏少。例如，对于K型节点，测试了五个相同的试件。（3）对于五个相同的K型节点试件，有3个试件的焊缝出现了问题，问题试件的比例偏高。（4）试件并未考虑轴力的影响。（5）试验研究是本论文的重点之一，但目前的介绍偏简单，请尽量充实。5. 有限元模型：（1）所建立的模型仍无法考虑焊缝的影响；（2）有限元的时间没必要跟施加荷载的时间一样；（3）请明确固定放大因子取值；（4）从图3-7的对比来看，有限元模拟的结果并不是特别好，重复试件的荷载位移曲线也有较大的不同。

论文总体评价 优秀（ √ ），良好（ ），中等（ ），及格（ ），较差（ ）

是否同 意举行 论文答 辩意见

同意答辩 √

同意经过小的修改后答辩（可不再送审）。

需要进行较大的修改后答辩（重新送专家评审）。

未达到硕士学位要求，不同意答辩。

评阅人签名 赖志超 职称 教授 导师类别 博导（√），硕导（），其他（）

评阅人单位 福州大学 评阅人学科专业 土木工程

评阅日期：   2020 年  5 月  20 日

硕士学位论文专家评阅意见评阅人对学位论文的评价意见(请根据您对硕士学位论文的要求，对本学位论文的选题、创新性研究成果和论文写作等作出评价。)

该论文针对薄壁圆钢管混凝土K、KK 型相贯节点极限承载进行了一系列试验研究和理论分析。研究选题新颖，具有较好的工程背景。该论文综述了本学科领域相关的主要文献和具有代表性、有影响的文献，概括、归纳出本学科、本研究方向发展的总体趋势、规律和待解决的问题。总体来说，该论文文献综述全面，分析总结透彻。论文数据完整、全面，由数据到结论，推导比较合理、可靠。所用语言规范、准确。条理较为清晰，逻辑性强，能够就具体问题展开论述，并最终得出结论。论文表明作者较好的掌握了钢管混凝土节点性能试验和模拟分析的基本和前沿理论知识，具有分析和解决问题的能力，论文达到了硕士学位论文水平，同意参加答辩。

学位论文的主要不足之处和修改建议

1. 英文摘要需要进一步改进，有不少语法错误和措辞不当之处。2. 第一章背景最后建议增加论文各章节内容及研究路线简图。3. 图3-7， K3 和FEA的曲线标识区别度不高，建议用不同线型表示。

论文总体评价 优秀（ √ ），良好（ ），中等（ ），及格（ ），较差（ ）

是否同 意举行 论文答 辩意见

同意答辩

同意经过小的修改后答辩（可不再送审）。 √

需要进行较大的修改后答辩（重新送专家评审）。

未达到硕士学位要求，不同意答辩。