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《拱形波纹钢屋盖结构技术规程(试用)》CECS167：2004.pdf

注：1YJ3011型屋盖结构系指由b=300mm、h=110mm的矩形槽单元板（图 D.0.1)组成的拱形波纹钢屋盖结构； 2表中，r为结构曲率半径（m），r≤22m； 3表中,Wc的上标(1)、(2)表示截面上的位置。

注：1YJ3011型屋盖结构系指由b=300mm、h D.0.1)组成的拱形波纹钢屋盖结构； 2表中，r为结构曲率半径（m），r≤22m； 3表中,Wc的上标(1)、(2)表示截面上的位置。

D. 0. 2 YT6118型拱形波纹钢屋盖结构宽度等效截面特性见表 D. 0. 2。

DB31T 1224-2020标准下载图D.0.2梯形槽单元板

表D.0.2YT6118型拱形波纹钢屋盖结构单位宽度等效截面特性

180mm的梯形槽单元板（图 D.0.2)组成的拱形波纹钢屋盖结构； 2表中，r为结构曲率半径（m），r<22m 3 表中,W的上标(1)、(2)表示截面上的位置。

D.0.2)组成的拱形波纹钢屋盖结构； 2表中，r为结构曲率半径（m），r<22m； 3表中,W的上标(1)、(2)表示截面上的位置。

、为便于执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同 的用词说明如下： 1表示很严格，非这样做不可的： 正面词采用“必须”； 反面词采用“严禁” 2表示严格，在正常情况下均应这样做的： 正面词采用“应”； 反面词采用“不应”或“不得”。 3表示充许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的： 正面词采用宜”或“可”； 反面词采用“不宜”。 二、条文中指定应按其他有关标准执行时，写法为：“应符合 ·的规定（要求”或“应按·执行”。非必须按所指定标准执 行时，写法为“可参照执行”

总则 (35) 3 材料 (36) 4 基本设计规定 (37) 4.1 ·般规定 (37) 4.2设计指标 (39) 4.3荷载 (3.9) 4.4构造要求 (40) 5 结构计算 (42) 6 制作及安装 (47) 6.2 制作 (47) 6.3 安装 (47) ? 工程验收及维护 (49) 7. 1 一般规定 (49) 7. 2 检测项目 (49) 7. 3 合格判定 (51) 7. 4 维护 (51) 附录A 彩涂板镀层和涂层的技术要求 (5 2 ) 附录 B 拱形波纹钢屋盖结构弯矩调整系数 (53) 附录 C 拱形波纹钢屋盖结构临界荷载系数 (54) 附录 D 拱型波纹钢屋盖结构等效截面特性 (56)

附录A 彩涂板镀层和涂层的技术要求 附录 B 拱形波纹钢屋盖结构弯矩调整系数 附录 C 拱形波纹钢屋盖结构临界荷载系数 附录D 拱型波纹钢屋盖结构等效截面特性

1.0.2拱形波纹钢屋盖结构是种由厚0.8～1.5mm的彩涂板 通过专用设备轧制成特定形状的单元板拼装而成的拱结构。受构 件成型工艺和机械加工能力的限制，这种结构的截面形式单一，所 用板厚也不能根据结构承载需要随意增加。理论分析和工程实践 均表明，对于自前国内常用的几种截面形式，在成型设备加工能力 许可的板厚范围内，当跨度较大时，尤其是在半跨荷载作用下，这 种结构的承载力难以满足安全度要求，因此本规程规定这种结构 适宜的跨度为不大于30m。对于更大跨度的结构，若采用拱形波 纹钢屋盖结构，则应采取专门的措施。 由于拱形波纹钢屋盖结构是一种厚度很小的薄壁钢结构，对 集中荷载、动荷载、儿何缺陷等均反应敏感，对使用环境等也有较 严格的要求。

3.0.1彩涂板的力学性能取决于基板的力学性能。基板是指用 于涂覆涂料的钢带，其中包含镀层。彩涂板的力学性能标准值（用 于材料进场验收)应符合表1的要求。当需要进行力学性能检验 时，应采用除去涂层的基板作试样

表1彩涂板力学性能标准值

3.0.2对于集承重与围护两种功能于一体的拱形波纹钢屋盖结 构，板厚负偏差较大会明显减小结构承载力、降低结构安全度，因 此本条限制了基板厚度负偏差的范围。作为构造要求，本条还规 定了这种结构的最小基板厚度。本规程在结构设计可靠度中已考 虑了3%以内的板厚负偏差，对于3%以上负偏差造成板厚的不 足，设计计算时应予以扣除。基板厚度正负偏差的大小可在钢带 轧制过程中通过调整公差带的位置来控制。公差带上移，负偏差 减小，反之增大。控制负偏差大小不会增加钢带的轧制成本。对 用于拱形屋盖结构的彩涂板，用户订货时应明确提出基板厚度负 偏差的限制，钢厂供货时应出具关于符合负偏差限制的保证书。

4.1.2考虑到屋盖结构的对称性，从理论上说，当结构承受恒荷 载、风荷载、活荷载/雪荷载时，设计中要考虑以下7种工况的荷载 效应基本组合（其中第一个活荷载，一般为组合中的主要活荷载 Q）。工程经验和大量试算表明：在雪荷载较大地区，屋盖承载力 的控制工况是荷载效应组合3和荷载效应组合4；屋盖支座反力 的控制工况是荷载效应组合1和荷载效应组合6；在风荷载较大 而雪荷载较小的地区，屋盖承载力的控制工况是荷载效应组合2 和荷载效应组合4，屋盖支座反力的控制工况是荷载效应组合 和荷载效应组合7；在各工况下较大的截面内力均出现在结构1/8 一1/4跨附近。 （1）恒荷载十活荷载/雪荷载 (2)恒荷载十风荷载 （3）恒荷载十半跨雪荷载 （4）恒荷载十风荷载十活荷载/雪荷载 （5）恒荷载十风荷载十半跨雪荷载（注意风向与半跨积雪的分布） （6）恒荷载十全跨非均布雪荷载（适用于莲跨结构） （7）恒荷载十风荷载十全跨非均布雪荷载（适用于连跨结构） 当结构尚承受悬吊荷载、积灰荷载和施工荷载时，则应根据荷 载的具体情况考虑参与组合。 113对于设计使用年限不多于5年的临时性建简，结构重要性

因此当考虑雪荷载与其他荷载进行组合时，应采用现行国家标准 《建筑结构荷载规范》GB50009规定的荷载组合的基本公式，不宜 采用简化的组合规则。

4.1.5拱形波纹钢屋盖结构的刚度氧

较大，计算时需要考虑二阶效应才能真实反映结构的受力状态，因 比有一定的理论难度。由于变形控制是为了满足结构正常使用要 求，而对于拱形屋盖结构主要是满足人们的心理安全要求，因拱形 屋盖即便产生了较大的变形，人在室内也不易察觉，所以本规程不 要求对这种结构进行正常使用极限状态计算。此外，下部支承结 构的变形势必造成屋盖结构产生支座位移，一般来说会降低屋盖 的承载力，但由于这种结构刚度较小，当支座位移不大时对结构的 最终内力和极限承载力影响并不大，因此只要控制支座位移在 定范围之内，在设计中便可不考虑其对结构承载力的影响。

处一般都有较大缝隙，此外组成屋盖结构的单元板为双曲形状，这 些都有利于结构释放温度应力：因此设计这种结构时可不设温度 缝，且不考虑温度作用。

与下部结构视为一一体按整体计算得出的屋盖结构承载力和支座反 力，与单独计算屋盖结构得出的结构承载力和支座反力相差不大， 一般在5%以内。所以，为简化设计过程，本条规定，设计时可不 考虑屋盖与下部支承结构的协同工作，屋盖部分可不考虑支座位 移的影响而单独计算。下部支承结构可按上端承受屋盖支座反力 的情况进行设计。

4.1.9矢跨比是影响拱结构承载力的重要因素。分析表

虑各种荷载工况和结构承载力对各种缺陷的敏感度，这种 校优的矢跨比为0.2～0.25。当结构跨度较大时（≥18m），为

结构的承载力，应产格控制结构失跨比在合理的范围内。 4.1.10较小的平面外刚度将会降低结构的平面内承载力，甚至 使结构发生出平面弯扭失稳。在一般情况下，当拱形波纹钢屋盖 结构的纵跨比大于0.5时，可以近似认为结构出平面的刚度很大， 它对结构平面内承载力的不利影响很小以致可以忽略。但对跨度 大于24m的结构，由于平面内承载力本身已经偏低，平面外作用 的不利影响相对于小跨度结构要大，因此设计时就要求有更高的 结构纵跨比，本条规定不小于0.8。由于拱形波纹钢屋盖结构对 下部结构变形的适应能力很强：因此本规程对屋盖的纵向长度未 提出上限要求。 .1.11由于拱形波纹钢屋盖结构所用钢板很薄，对集中荷载非 常敏感，因此只有当山墙上端荷载较均匀地传递给屋盖结构时，才 考虑屋盖对山墙的支承作用

吊点所受吊顶荷载相同，且对屋盖的作用沿跨度方向均匀对称 研究表明，当沿跨度方向均勾对称分布的吊点间距不大于2m时 将吊顶荷载简化成均布荷载所带来的误差很小。

研究表明，当沿跨度方向均勾对称分布的吊点间距不大于2m时 将吊顶荷载简化成均布荷载所带来的误差很小。 4.3.3国内许多拱形波纹钢屋盖结构的塌事故均由平跨雪荷 载引起，因此，按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009 的规定；对这类结构的基本雪压应适当提高。本规程将基本雪压 提高了10%，所以公式（4.3.3)的右边乘以.1.1。

载引起，因此，按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009 的规定；对这类结构的基本雪压应适当提高。本规程将基本雪压 提高了10%，所以公式（4.3.3)的右边乘以.1.1。

4.3.4按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规

定，连跨拱形屋盖的积雪分布形式和积雪分布系数与单跨屋盖不 同：积雪分布形式上没有切线与水平面夹角小于50°的要求；积雪 分布系数与矢跨比无关，统一取为1.0。显然连跨屋盖的雪荷载 比单跨屋盖高。对于有女儿墙或有较大挑檐的单跨屋盖，由于受 女儿墙或挑檐的阻拦，拱脚处很容易堆雪，形成了与连跨屋盖相似 的积雪形式。由于雪荷载其是半跨雪荷载往往是结构设计中的 控制荷载，因此，本规程除明确要求结构设计时应考半跨分布雪 荷载外，对有女儿墙或有较大挑檐的单跨屋盖，还规定其积雪分布 系数应按连跨屋盖采用，

4.4.1目前国内拱形波纹钢屋盖结构单元板的截面形状主要有 矩形和梯形两种，但矩形和梯形截面的具体尺寸，各生产厂的产品 略有不同，故本规程对此未作统一规定。单元板之间系通过锁缝 进行连接，其节点构造如图1所示

（a）矩形截面单元板

（b）梯形截面单元板

4.4.2图4.4.2中所示的两种铰接节点，分别适用于下部支承结 构为钢结构和钢筋混凝土结构。支座节点是拱形波纹钢屋盖结构 耐腐蚀的薄弱环节，在保证支座节点受力要求的同时，还应做好支 座节点的防腐处理。

4.4.6图4.4.6中，山墙单元板的截面形式均与屋盖单

单元板，此时，山墙板的上端可直接锁入屋盖单儿板的锁缝连接 处。

单元板，此时，山墙板的上端可直接锁入屋盖单儿板的锁缝连接 处。 4.4.7在结构上开孔必然削弱结构的截面，降低结构的承载力。 对于拱形结构，内力最大的截面一般位于1/4跨度附近，跨中截面 区域内力往往不大，因此孔洞的位置宜避开结构受力较大部位而 分布于结构跨度中部。孔洞最好只设在单元板的下翼缘上，而不 切断单元板的腹板和上翼缘。若屋盖单元板被孔洞断开，则被切 断的屋盖单元板就不再是拱结构，不但自身不具备承载力，而且其 荷载将作用在相邻单元板上。对于跨度大于24m的屋盖结构，由 于屋盖本身的承载能力偏低，因此一般不宜在结构上开孔洞。当 必须在跨度较大的屋盖上开孔或开孔面积较大时，应核算结构的 承载力，并在孔边采取加固播施

轧有许多横向小波纹（图2）。这些小波纹对整个结构的力学性 能有很大影响：一方面可提高槽板的局部稳定性，增强结构的纵 向抗弯刚度；另一方面则削弱了结构跨度方向的刚度，降低了结 构跨度方向的承载力。因此，计算时必须考虑小波纹对结构的 影响。

图2槽形单元板上的小波纹

图3波纹板的等效刚度换算

为了简化设计过程、减小工作量，可以按照等刚度原则将带有 波纹的板件等效为不带波纹的正交异性平板来近似计算。 对于图3（a）所示的波纹板，等效成图3（b）所示的平板后，平 板的各弹性常数可按下式取值：

E, = LE b Ex Uyx=u

式中Ex、E, 分别为工、方向的等效弹性模量： E.U.G 分别为钢材的弹性模量、泊松比、剪切模量： UxyUyx 分别为主、次泊松比； 等效剪切模量。 从上述公式可以看出，等效后平板的弹性模量不仅与原书 的厚度有关，还受波纹深度影响。对于图4所示截面的单元槽 为形成一定的曲率,与截面上翼缘距离不等的A、B两点波纹氵

是不一样的，因此根据上述公式等效后A、B两点的弹性模量也不 一样，B点的弹性模量小于A点。同理，截面上任何两点，只要与上 翼缘距离不等，等效后的弹性模量就不相等。因而，当按拱模型计 算分析结构时截面变形将不再符合以截面形心轴为中性轴的平截 面假设。为了避免这个问题，在按等刚度原则进行等效处理时可以 不改变材料的弹性常数，而只改变板件的厚度，即将带波纹的截面 等效成不带波纹但板件厚度变化的截面。变厚度截面各点的厚度 t可按下式确定：

6hat tα=(1/F) ten = t b h h = 2r 2r

b h h= 2 十 2r 2r7

式中h一 计算点的波纹深度，根据计算点在截面中的位置确 定； 6—小波纹宽度，根据成型设备的型号确定； r'、h'——分别为截面上计算点所在圆弧的半径和计算点到截 面上翼缘的距离（图 5)。

图5单元槽板几何尺寸

变厚度截面的截面面积Aeq和截面惯性矩Ieq可采用下列近似 方法确定： （1）将截面分割成若干微小面元，利用式（6）～（9）求出各面 元中点等效厚度teq，并以此厚度来代表整个面元的厚度； (2)对所有面元进行数值积分求出 Aeg、I:

Au = ZA. cg = Ay)

部压出波纹后下部纤维缩短而成型的。圆弧的曲率靠波纹的深浅 来调整，弧形单元板最外缘的弧长便是直单元板的长度。在下部支 承结构施工时，预理件和连接角钢的位置可能出现偏差，从而造成 屋盖跨度改变。一般而言，在下部支承结构施工允许误差的范围内 改变屋盖的跨度，对屋盖的承载力影响不大，因此可不必重新核算 屋盖的承载力，但是，应按实测跨度确定屋盖的矢高并计算单元板 的下料长度。

6.2.3弧形单元板下翼缘两边角曲线的长度偏差，是由于 翼缘宽度范围内波纹深度不一致造成的。该偏差过大会造 形单元板截面翘曲，安装后出现屋脊线不平直，影响美观和 性能。

6.2.3弧形单元板下翼缘两边角曲线的长度偏差，是由于在下

或其他外部作用造成的板件局部凹凸皱折。拱形波纹钢屋盖结 构是一种典型的薄壁钢结构，板件的折曲损伤对其承载力非常 敏感，而单元板上一且出现折曲损伤便无法修复，因此有折曲损 伤的单元板不得使用。

6.3.2屋盖单元板之间的锁缝连接质量是保证单元板相互协同 工作的关键。若锁缝不牢固，当相邻单元板变形不一致时，将造成 锁缝连接撕裂，从而使单元板离散为单榻拱。由于单元板为开口薄 壁构件，抗扭刚度非常小，在单独受力时极易发生弯扭失稳，将大

内外强风压的作用而使结构发生失稳破坏。国内已有这样的先例， 应予特别注意。

7.1.2由于一栋房屋的整个拱形屋盖是连续进行安装作业的

中简没有明显的分界线，因此，为了验收方便，将采用同一种类槽 形截面单元板的拱形屋盖划分为一个检验批。当一栋房屋只采用 了一种单元板时，一个检验批就相当于一个分项工程。

7.2.1本条规定了拱形波纹钢屋盖结构工程验收时应形成的文 件。

7.2.1本条规定了拱形波纹钢屋盖结构工程验收时应开

7.2.2本条规定了拱形波纹钢屋盖结构工程分三个除

判定检验批的合格质量，取决于对主控项目和一般项目 俭结果，其中，主控项目是对检验批的基本质量起决定性影响

验项目，因此必须全部符合规定的工程验收要求。 1屋盖结构所采用基板的强度及其厚度和负偏差，是直接 影响工程质量的、最重要的控制项目，因此必须满足设计计算要 求。由于这个项目较难进行现场测试，因此主要依靠生产厂提供的 完整的质量保证文件来保证工程质量。 2单元板之间的咬合锁缝质量直接关系到拱形波纹钢屋盖 的整体刚度，是保证结构稳定性的重要控制项目，必须顺缝仔细检 查。对组合单元板内的锁缝，吊装前应在地面上检查；对组合单元 板之间的锁缝，吊装后应在屋盖上检查。 3拱脚是屋盖将力传至下部结构的主要通道，其节点构造 也是一个重要的控制项目，必须符合本规程的规定。屋盖全部吊装 就位后，应顺拱脚逐单元板进行自察检查。

验项目，因此必须全部符合规定的工程验收要求。 1屋盖结构所采用基板的强度及其厚度和负偏差，是直接 影响工程质量的、最重要的控制项目，因此必须满足设计计算要 求。由于这个项目较难进行现场测试，因此主要依靠生产厂提供的 完整的质量保证文件来保证工程质量。 2单元板之间的咬合锁缝质量直接关系到拱形波纹钢屋盖 的整体刚度，是保证结构稳定性的重要控制项目，必须顺缝仔细检 查。对组合单元板内的锁缝，吊装前应在地面上检查；对组合单元 板之间的锁缝，吊装后应在屋盖上检查。 3拱脚是屋盖将力传至下部结构的主要通道，其节点构造 也是一个重要的控制项目，必须符合本规程的规定。屋盖全部吊装 就位后，应顺拱脚逐单元板进行自察检查。 7.2.3本条规定了拱形波纹钢屋盖结构工程分三个阶段验收 时，全部般项目的检验要求和检验方法。 2图4.4.2所示连接角钢的最低点，与连接螺栓群形心之间 具有固定的儿何关系，可代表下部结构对屋盖结构的支承点进行 量测。同边支承点连线的直线度、相应支承点之间的跨度和支承点 标高，均为屋盖结构的主要几何参数，对于结构的受力性能和外形 有较大影响。因此，必须在安装单元板之前进行检查。 3槽板的下料长度和弧度，直接影响组合单元板吊装就位 后的几何形状，必须在吊装前进行检查。 4矢高是直接影响拱形结构受力性能的重要儿何参数。由 于组合单元板吊装就位后很难在高空准确测量失高，因此本条规 定吊装前在地面上进行量测。此时，组合单元板应水平放置，其拱 脚连接螺栓群形心之间的连线距离应与实测跨度保持相同， 5矩形槽单元板的腹板相邻，腹板之间呈面接触，由于腹板 上压有小波纹，因此单元板之间的缝隙较天：梯形槽单元板在上翼 缘的卷边处相邻，卷边上无小波纹，因此两平面相贴，平面之间的

2图4.4.2所示连接角钢的最低点，与连接螺栓群形心之间 具有固定的儿何关系，可代表下部结构对屋盖结构的支承点进行 量测。同边支承点连线的直线度、相应支承点之间的跨度和支承点 标高，均为屋盖结构的主要几何参数，对于结构的受力性能和外形 有较大影响。因此，必须在安装单元板之前进行检查。 3槽板的下料长度和弧度，直接影响组合单元板吊装就位 后的几何形状，必须在吊装前进行检查。 4矢高是直接影响拱形结构受力性能的重要儿何参数。由 于组合单元板吊装就位后很难在高空准确测量失高，因此本条规 定吊装前在地面上进行量测。此时，组合单元板应水平放置，其拱 脚连接螺栓群形心之间的连线距离应与实测跨度保持相同。 5矩形槽单元板的腹板相邻，腹板之间呈面接触，由于腹板 上压有小波纹，因此单元板之间的缝隙较天；梯形槽单元板在上翼 缘的卷边处邻，卷边上无小波纹，因此两平面相贴，平面之间的 缝隙可以控制得很小

7.3.1本条规定，当主控项目全部符合质量要求，一般项目80% 符合质量要求时，检验批可判定为合格。因一般项目中多数涉及几 何偏差和外观质量，这些项目不致影响结构的内在性能，故本条规 定允许存在不多于20%不严重的偏差或缺陷。

7.3.2当一个分项工程只包含一个检验批时，则判定检验批合

验，无法具体规定彩涂板的耐久年限。对屋盖及其支座进行经常性 的检查和维护是非常必要的。

拱形波纹钢屋盖的耐久性要靠彩涂板的镀层和涂层来保 证。由于热镀锌、热镀铝锌彩涂板在我国的应用时间不长，而且镀 层、涂层的耐久性文与使用条件等诸多因素有关，因此自前尚无法 定量给出每种镀层、涂层的具体耐久年限。一般来说，耐环境腐蚀 性要求越高、结构使用年限越长，就要求镀层的重量越天，如表 A.0.1所示。其中，大气环境腐蚀性示例见表2。

表2大气环境腐蚀性示例

表A，0.2给出的四种面漆中GB 51333-2018标准下载，聚偏氟乙烯的耐久性最好，高 耐久性聚次之，适用于对耐久性要求高的和较高的建筑；硅改性 聚酯的耐久性略佳于聚酯，两者均适用于一般建筑。聚偏氟艺烯的 价格较高，高耐久性聚酯次之，

本附录中给出的弯矩调整系数，是通过对拱形波纹钢屋盖结 构进行了大量的二阶分析求出结构的二阶弯矩，并将二阶弯矩与 阶弯矩进行对比分析后得出的。表中所列的各种荷载类型如表 B.0.1所示。为便于计算机编程，表3中给出了弯矩调整系数的拟 合公式，其中矢跨比的取值范围为0.15≤f/1≤0.45。由于在风 荷载作用下结构的二阶弯矩比一阶弯矩小，因此，可偏安全地直接 以一阶弯矩来代替二阶弯矩。

表3弯矩调整系数的经验公式

研究表明，拱形波纹钢屋盖结构的弹性临界荷载可以通过公 式qcr=k R3 件、所受荷载类型以及跨比有关。表中给出的系数便是通过对 大量屋盖结构的儿何非线性分析结果进行回归处理后得到的。 表中荷载类型的形式同表B.0.1。为便于计算机编程，表4中 给出了临界荷载系数的拟合公式，公式中跨比的取值范围为 0.15≤f/l≤0.45。 对于四周封闭的拱形屋盖结构，在风荷载作用下，结构轴力以 拉力为主，其破环属于强度破坏问题，因此这里没有风荷载作用下 的结构临界承载力公式。

表4临界荷载系数k的经验公式

《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）统一书号：1580058·603