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CECS290-2011 波浪腹板钢结构应用技术规程.pdf

元EI, 元E （ Cer= (0. 5g)"A, 3p2( b1

式中，EI，为翼缘绕厚度方向的弯曲刚度，A，为冀缘面积。 屈曲模态Ⅱ的特征是：翼缘边缘以初始位置为基准，叠加多个 正弦波状变形。此时翼缘板可视为加载边简支，非加载边边自 由，一边约束的板件，通过拟合公式可计算屈曲模态Ⅱ的屈曲应力 为：

102 Bi 1+c( α1 Ocr (1+α)3

元E 式中，01=0.425 zCJJ／T273-2019 橡胶沥青路面技术标准及条文说明，为三边简支板的屈曲荷载 12(1一,2) 01

荷载；c为拟合系数，建议取0.0035。 但在应用公式（2）时，还需注意一个事实，即公式（2）中翼缘的 计算宽度为翼缘的最大外伸宽度，该假设过于保守地考虑了腹板 波浪区域内翼缘板的作用；腹板波浪区域内的翼缘板并不一定会 使翼缘的计算宽度增加，也可能会由于腹板的约束而基本不发生 变形，从而减小翼缘的计算宽度。这主要取决于波长与波幅的比 值q/α。引人计算宽度修正系数对公式（2)进行修正，该变量的 物理意义为腹板波浪区域内的翼缘中，参与翼缘整体屈曲变形的 部分所占的比例，取值见表2。

表2计算宽度增大系数

由于屈曲模态I对初始缺陷较为敏感，一般控制腹板波浪尺 寸以避免发生，可通过验算公式（3）以实现这一目的；计算结果表 明，除极少数构件外，常用构件腹板波形尺寸均能满足公式（3）的 要求。

以翼缘在屈服前不发生局部屈曲为原则，本条按照屈曲模态 II的计算公式给出了翼缘宽厚比的限值。即受压翼缘板的自由外 伸宽度与其厚度之比不应大于15uV235/f，，其中按照公式（4） 计算。常用构件的值可通过查表4.1.2获得，表中的数值按照 公式（4计算，但对于大于1.28的值仍按照1.28取值。

2.012 (1 +μα1)3/4

该部分研究成果具体参见《波折腹板工形构件翼缘稳定性能 研究》（收录于《建筑科学与工程学报》,2007年第24卷券第4期）

研究》（收录于《建筑科学与工程学报》，2007年第24卷第4

本条规定支撑系杆不宜由条兼做是基于近年来雪灾事故的 调查。调查发现，被大雪压跨的轻型门式刚架结构中，有相当一部 分是由于在边跨或者屋脊条失稳后刚架没有足够的侧向支撑而 发生塌，因而在设计时，在这些关键部位不宜用条兼做支撑系 杆。

4.1.4当刚架梁翼缘与条的连接采

节点的构造方式及搭接长度应由试验确定。参照AISI的规定，最 小总搭接长度，对Z型条不得小于3倍条高度，对C型条 不得小于6倍条高度。相关试验表明，条的有效搭接长度与 標条的跨度无关，但加强搭接长度可能会改善受力性能。

4.1.7波浪腹板屋面坡度值应根据屋面板板型、排水玻长、雨刀

量等因素确定。360°直立缝卷边屋面板是指用卷边机将已你有留 封胶的屋面板之间以360°双锁定直立缝方式连接而成的屋面板： 其屋面板与標条间通过嵌入板缝的连接片连接，相互之间可进行 滑动，具有较高的防水性能和释放温度变形的能力，因而可采用较 小的屋面坡度。 考虑屋面坡度的改变会影响屋面雨水的排泄，因此对小坡度 屋面提高了屋面梁的挠度限值。 当围护墙体采用现场砌筑（或浇筑）的材料时，柱顶位移尚不 得大于H/240。 4.1.10波浪腹板构件的常用腹板厚度约在2.0mm~6.0mm之 间，门式刚架轻型房屋钢结构常用的波浪腹板厚度一般不大于 4.0mm，这时腹板与翼缘采用单面焊缝实际上能够达到全熔透焊 的效果。对于波浪腹板厚度大于4.0mm的情况，腹板与翼缘焊 接应采用双面焊缝。由于吊车梁直接承受动力荷载，单面焊缝可 能会产生应力集中，故建议腹板与翼缘焊接应采用双面焊缝。 4.1.11本条源于现行协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术 规程》CECS102。该规定仍然适用于波浪腹板构件，

间，门式刚架轻型房屋钢结构常用的波浪腹板厚度一般不大于 4.0mm，这时腹板与翼缘采用单面焊缝实际上能够达到全熔透焊 的效果。对于波浪腹板厚度大于4.0mm的情况，腹板与翼缘焊 接应采用双面焊缝。由于吊车梁直接承受动力荷载，单面焊缝可 能会产生应力集中，故建议腹板与翼缘焊接应采用双面焊缝。 4.1.11本条源于现行协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技术 规程》CECS102。该规定仍然适用于波浪腹板构件

4.2.1对非端板式连接节点，螺栓的布置间距应符合现行国家标

4.2.1对非端板式连接节点，螺程的布直间距应付合 准《钢结构设计规范》GB50017的相关规定。 端板式连接节点中，因端板厚度的理论计算值是根据端板受 荷后形成屈服铰线确定的，只有按本规程施加预拉力的高强度螺 栓才会出现上述屈服线，所以此类连接节点应采用高强度螺栓，不 得采用普通螺栓。

4.2.2刚性节点域主要承受剪力，其平板的抗剪屈曲荷

接在安装时更易保证柱子的稳定性，同时柱底板下宜放置调平螺 母，方便调整柱子标高及水平度；并宜采用双螺母，采用单螺母时 应采取预防螺母松动的措施。

4.3.3常用的抗剪键形式如

5.2.1绕强轴（x轴）弯曲时，由于腹板不参与抗弯受力，构件并 不具有塑性发展空间，所以在计算截面模量时，不考虑腹板部分的 贡献,取.二1.0;而绕弱轴（y轴）弯曲时，按照现行国家标准《钢

5.2.2研究表明，波浪腹板工形构件在受剪时腹板承受99%以 上的剪力，剪应力沿腹板高度方向分布均匀。 5.2.3波浪腹板工形构件的受弯挠度计算应考虑腹板剪切变形 的影响。 5.2.4本条主要按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 的规定执行。 5.2.6波浪腹板梁发生弯扭失稳，其屈曲荷载与构件的扭转刚度 与翘曲刚度有关。波浪腹板梁的扭转惯性矩计算公式与普通工形 梁相同.均按公式（5)计算

5.2.6波浪腹板梁发生弯扭失稳，其屈曲荷载与构件的托

与翘曲刚度有关。波浪腹板梁的扭转惯性矩计算公式与普通工 梁相同，均按公式（5）计算：

hwt+2brt 3

二者翘曲惯性矩的计算有一些差异。从翘曲惯性矩的定义出 发，对波浪腹板梁的翘曲惯性矩进行了推导，结果如下： 对于图5所示的任一腹板偏心的工形截面，其翘曲惯性矩按 公式(6)计算：

2b/tw+hwtw 2brtr+h.t.

假设腹板波浪不会导致腹板截面厚度的变化，那么对于波浪腹 板的任意小段截面，腹板偏离中心的距离为α×，均可由公式（6)计 算出其翘曲惯性矩。对于整个波浪腹板构件，可以根据每一小段截 面的翘曲扭矩与转角之间的关系通过积分求解出整体构件的翘曲扭 矩与转角之间的关系，并由此得到构件的平均翘曲惯性矩。但由于积 分过程十分复杂，这里近似地用各微段翘曲惯性矩的平均值代替，

将公式（7）翘曲惯性矩代入到屈曲方程中，计算得到的屈曲荷 载与有限元结果十分接近，可用于精确计算波浪腹板工形构件的 弯扭屈曲荷载。对于常用构件，发现公式（7）中的后一项对计算结 果影响很小，可以忽略。 参考现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017，定义等端弯 矩作用下波浪腹板工形构件的弹性稳定系数定义为：

考波浪腹板工形构件的截面特性：

公式（8）可简化为：

Mer 元EI 1GI (1 + Wxf 元?EI

Wx=brtrh. 424 1.=ZA/3~A/3

8640 Ayto 2235 Pbo=β, 1+ 4.4hw fy

通过有限元数值分析建立波浪腹板梁稳定系数的计算公式，其 中初始几何缺陷幅值取1/1000，残余应力的分布及幅值取值见图6。 大量数值分析结果表明，几何初始缺陷和残余应力均会使构件的平 面外稳定承载力降低。按数值计算结果进行拟合，得到的公式（10）

能较好地反映上述缺陷幅值的影响（见图7）。此外，拟合公式与三 根足尺寸构件的试验结果吻合较好，验证了该公式的适用性。

图6翼缘残余应力分布

上述研究内容具体可参见《波浪腹板梁平面外稳定承载力理 论和试验研究》（收录于《土木工程学报》，2010年第43卷第11 期）以及《波浪腹板钢结构设计理论最新研究进展与应用》收录于 《工业建筑》，2012年第42卷第7期）

5.2.7波浪板可以看成正交异性板，两个方向的柱面

常用波浪腹板一般有D/D,>50。这种性能使得波浪腹板的 剪切屈曲荷载与平腹板相比大大提高。 波浪腹板般会发生两种形式的剪切屈曲模态，即整体屈曲 与局部屈曲。 根据Easley的研究成果（详见《Bucklingoflightgaugecor rugatedmetalsheardiaphragms》，收录于JournaloftheStructur alDivision，ASCE，1969年第7期），波浪（波折）板的整体屈曲应 力可按公式（13）计算

36D/4D3/4 Ter,G= tuh.

波浪板的局部屈曲与波浪子面的宽厚比有关。其名义宽厚比 为（W/t）。二s/2tw。但由于波浪子面为曲面，所以需对名义宽厚 比(W/t）n进行修正，按照式（14)转换成等效宽厚比（W/tm）。后

可建立起波浪板的局部屈曲应力与波浪子面的宽厚比之间的关系 式,见公式(15)。其中k。为屈曲系数,可取 5.34。

5.3轴心受力构件计算

5.3.1与受弯时类似，波浪腹板工形构件在轴力作用下，可以认

5.3.1与受弯时类似，波浪腹板工形构件在轴力作用下，可以认 为仅翼缘有效，腹板不承受任何轴向作用力。所以在计算轴心受 压构件强度时，不考虑腹板部分的贡献。 5.3.2轴心受压波浪腹板工形构件的稳定性计算的关键在于稳 定系数的确定。

1绕强轴稳定系数的确定 由于波浪腹板很薄，剪切刚度远小于普通工字钢的腹板，剪切 变形常常是不可忽略的。故绕强轴的稳定性计算需考虑剪切变形 的影响。 波浪腹板工形构件绕强轴的稳定性验算类似于格构柱的稳定 性验算：上下翼缘板相当于格构柱的两肢；而腹板只起到连接作 用，不承受轴力。参考格构柱的弹性屈曲荷载推导过程，推导得到 波浪腹板工形构件绕强轴的弹性屈曲应力为：

入0x=V+元EA,s/(qGAw)

2绕弱轴稳定系数的确定

5.4.2本条主要按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 执行，其中计算长细比、截面模量时需考虑波浪腹板构件的受力特 点，忽略腹板的贡献。 5.4.3本条主要按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 执行，其中计算长细比、截面模量时须考虑波浪腹板构件的受力特 点，忽略腹板的贡献。

点，态昭 5.4.3本条主要按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 执行，其中计算长细比、截面模量时须考虑波浪腹板构件的受力特 点，忽略腹板的贡献。 5.4.4本条主要按照现行协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技 术规程》CECS102执行，其中计算长细比、截面模量时需忽略腹 板的贡献。数值计算结果及两根足尺寸构件的试验结果表明，公 式可偏于安全的计算构件的极限承载力（这部分研究内容具体可 参见《波浪腹板变截面压弯构件稳定承载力设计方法和试验研 究》，收录于《工程力学》，2010年第27卷第9期）。

规程》CECS102执行，其中计算长细比、截面模量时需忽略 反的贡献。数值计算结果及两根足尺寸构件的试验结果表明， 式可偏于安全的计算构件的极限承载力（这部分研究内容具体 参见《波浪腹板变截面压弯构件稳定承载力设计方法和试验 空》，收录于《工程力学》，2010年第27卷第9期）。

部分研究内容具体可参见《波浪腹板变截面压弯构件稳定承载力 设计方法和试验研究》，收录于《工程力学》，2010年第27卷第9 期）。

5.4.6研究表明,在工程常用的构件尺

形柱计算长度系数的影响很小，因此波浪腹板阶形柱可采用和平 腹板阶形柱相同的计算长度系数计算公式，仅需注意在计算柱子 线刚度比值时，柱截面的抗弯刚度按照不考虑腹板的贡献计算。 （这部分研究内容具体可参见《偏心受压波浪腹板阶形柱稳定性与 变形计算》，收录于《工业建筑》，2012年第42卷第7期）。

5.5.1波浪腹板梁冀缘在局部集中荷载作用下形成塑性铰线破 坏机制，腹板较厚时发生屈服破坏，较薄时发生局部屈曲破坏。由 于其破坏机理复杂，在大量有限元算例的基础上总结出波浪腹板 梁的局部承压极限承载力的简化计算公式：

P, =8. 0(1+a1+2hr Wef .2atwf 0. 17 qla/tw

M 1 M. ≤0.5 P ≤1. 5 M M >0.5 P M.

式中，M.=bthf，表示波浪腹板梁的塑性极限弯矩。 该相关公式表明，当集中荷载作用截面的弯矩M大于梁的塑性 极限弯矩M的50%时，其才会对局部承压承载力产生不利影响。 （本规程第5.5.1条与第5.5.2条的研究内容具体可参见《波 浪腹板工形梁局部承压承载力设计方法研究》，收录于《工业建

筑》，2012年第42卷第7期）

.5.3本条主要参考现行国家标准《钢结构设计规范》GB500 为规定，受压构件截面的取法可忽略腹板波浪的有利影响，直接 照平腹板计算（见图10），这样的计算结果偏于安全

图10梁支承加劲肋的计算模型

5.6.1波浪腹板构件端板节点螺栓群连接计算的特点在于，波浪 腹板不能有效传递轴向力，所以翼缘附近的螺栓连接显得比较重 要。将弯矩、轴力等作用力等效成上下翼缘承受的轴力，并将该轴 力传递给翼缘附近的螺栓承受，是计算螺栓受力的一种简单而且 可靠的计算方法。

提供有效的支承作用，所以上下翼缘之间腹板区域端板厚度的计 算与一般门式刚架端板计算（见现行协会标准《门式刚架轻型房屋 钢结构技术规程》CECS102：2002中第7.2节）有所不同。两翼 缘间的端板按外伸式、平齐式分别可看作两对边固定、两对边简支 的板件进行验算，其作用力可分别按照在轴力与弯矩共同作用下 仅有翼缘内侧一对螺栓受拉的情况与上、下翼缘内侧两对螺栓均 受拉的情况，按照端板在螺栓位置处形成塑性铰线的原则计算端 板厚度，

波浪腹板构件能规避传统平腹板工形构件因腹板较薄而需要 设置大量横向加劲肋的问题，因而可以代替平腹板吊车梁在工业 建筑中应用。相关试验研究证明，波折腹板工形截面吊车梁的抗 疲劳性能优于传统的吊车梁，从波浪或波折腹板梁的受力机理分 析也能证明这一点。众所周知，梁的疲劳破坏源于受拉应力幅的 循环作用。波浪或波折腹板梁由于腹板冷轧成波浪后轴向刚度几 乎变成零，不再承受法向拉应力作用。波浪腹板与翼缘板之间的 焊接区域或者主体金属主要承受剪切应力，而剪应力区域的疲劳 性能一般要优于拉应力区域的疲劳性能。另外，波浪腹板受剪屈 曲荷载远远大于同厚度的平腹板受剪屈曲荷载，因而在波浪腹板 与翼缘连接区域很难产生疲劳破坏。因此，波浪腹板吊车梁的疲 劳性能验算可偏于安全地按照现行国家标准《钢结构设计规范》 GB50017进行。

6.2波浪腹板构件的焊接要习

6.2.1本条主要参考现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ812002中第3.0.5、3.0.6与3.0.7条的规定。埋弧焊时应 按现行国家标准并根据钢材的强度级别、质量等级和牌号适当选 择焊剂，同时尽可能有良好的脱渣性等焊接工艺性能。： 6.2.2本条主要参考现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017一2003中第8.2.1条的规定。根据试验，Q235钢与Q345 钢钢材焊接时，若用E50XX型焊条，焊缝强度比用E43XX型焊 条时提高不多，设计时只能取用E43XX型焊条的焊缝强度设计 值。从连接的韧性和经济方面考虑，规定宜采用与低强度钢材相 适应的焊接材料。

JG1442003中第4.4节的规定。 6.3.4本条主要参考现行行业标准《门式刚架轻型房屋钢构件》 JG144一2002中第4.4节的规定

6.4构件安装误差控制

BD-01包件-SCADA远动系统-新建瓮安至马场坪铁路甲供物资SCADA远动系统采购招标--技术规格书6.4构件安装误差控制

6.4.2本条主要参考现行协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技 术规程》CECS102：2002中第8.2.7条的规定。 6.4.3本条主要参考现行协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技 术规程》CECS102：2002中第8.2.8条的规定。 6.4.4本条主要参考现行协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技 术规程》CECS102：2002中第8.2.9条的规定。 6.4.5本条主要参考现行协会标准《门式刚架轻型房屋钢结构技 术规程》CECS102：2002中第8.2.10条的规定。

6.5钢构件除锈与涂装防腐

6.5.3适当的基材除锈质量及涂层品种和厚度才能保证构件的 预期耐久性。以上国家标准和涂料的最低除锈等级要求仅是最低 限值，设计人应作出除锈要求和涂层品种厚度的最佳要求。过低 的除锈要求会使漆膜过早脱落；过薄的漆膜厚度会影响结构的使 用寿命。对壁厚很薄的波浪腹板，应引起足够的重视。 6.5.5表面处理后到涂底漆的时间间隔过长，会在构件表面产生

7.1.3检验批的划分可根据钢结

7.2.1波浪腹板的波形以及尺寸对腹板工作的稳定性很重要，列 为主控检查项自进行检查，确保工程安全。 7.2.2冷加工钢材容易出现裂纹，列为主控检查项目进行检查 确保成型后的钢材质量

7.3.1本条规定了工程验收的组织程序，这是验收工作的组织保 证。： 7.3.2本条规定了波浪腹板钢结构分项工程施工质量合格的基 本要求。

GB／T50115-2019 工业电视系统工程设计标准及条文说明7.3.4本条规定了波浪腹板钢结构分项工性施

7.3.6本条规定了施工现场检查的内容和要求。