T/CSTM 01345-2024 复合材料冷却塔结构技术规程

ICS 83.120
CCS Q 23
团体标准
T/CSTM 01345—2024
复合材料冷却塔结构技术规程
Code of technical practice for FRP composite cooling tower structures
2024-10-31 发布2025-01-31 实施
中关村材料试验技术联盟发布

前 言
本文件参照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规
定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国材料与试验标准化委员会建筑材料标准化领域委员会（CSTM/FC03）提出。
本文件由中国材料与试验标准化委员会建筑材料领域纤维增强复合材料标准化技术委员会
（CSTM/FC03/TC11）归口。
T/CSTM 01345—2024
2
复合材料冷却塔结构技术规程
重要提示：使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问
题。使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。
1 范围
本文件规定了复合材料冷却塔结构的材料、设计基本规定、结构设计、构造、布置和防护、安装施
工、验收与维护。
本文件适用于以复合材料拉挤型材（以下简称拉挤型材）为结构件的机械通风冷却塔。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本
文件。
GB/T 2408 塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法
GB/T 3098.1 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱
GB/T 3098.6 紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱
GB/T 3961 纤维增强塑料术语
GB/T 7190.1 机械通风冷却塔第1 部分：中小型开式冷却塔
GB/T 7190.2 机械通风冷却塔第2 部分：大型开式冷却塔
GB/T 8924 纤维增强塑料燃烧性能试验方法氧指数法
GB/T 31539 结构用纤维增强复合材料拉挤型材
GB/T 33334 胶粘剂单搭接拉伸剪切强度试验方法（复合材料对复合材料）
GB 50009 建筑结构荷载规范
GB 50017 钢结构设计标准
GB 50191 构筑物抗震设计规范
GB/T 50392 机械通风冷却塔工艺设计规范
GB 50608 纤维增强复合材料工程应用技术标准
GB 50720 建设工程施工现场消防安全技术规范
GB 55001 工程结构通用规范
T/CECS 692-2020 复合材料拉挤型材结构技术规程
ISO 20816-1 机械振动机器振动的测量和评价第1 部分：总则（Mechanical
vibration - Measurement and evaluation of machine vibration - Part 1:
General guidelines）
3 术语和定义
T/CSTM 01345—2024
3
GB/T 3961、ISO 20816-1、GB/T 50392、GB 55001、GB/T 7190.1、GB/T 7190.2、T/CECS 692-2020
界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
复合材料冷却塔composite cooling tower
FRP
以复合材料拉挤型材为结构件的机械通风冷却塔。
3.2
复合材料冷却塔拉挤型材pultruded FRP composite cooling tower profile
采用拉挤工艺生产，具有恒定截面形状的纤维增强复合材料产品。
3.3
主要结构构件main structural component
复合材料冷却塔中的主体框架构件、风机支撑构件、填料支撑构件等。
3.4
次要结构构件secondary structural component
复合材料冷却塔中的检修平台或走道、安全护栏、梯子等。
3.5
容许应力法permissible stress method
使结构或地基在作用标准值下产生的应力不超过规定的容许应力的设计方法。
4 符号
下列符号适用于本文件。
4.1 作用和作用效应
d —— 构件整体挠度；
db —— 构件弯曲挠度；
�� —— 构件剪切挠度；
fcr —— 受弯构件局部稳定承载力；
F —— 构件在计算截面承受的集中荷载设计值；
F1 —— 集中荷载下的计算截面腹板受剪断裂承载力设计值；
F2 —— 集中荷载下的计算截面腹板受压屈曲承载力设计值；
F3 —— 集中荷载下的计算截面翼缘受弯承载力设计值；
Mc —— 受弯构件承载力设计值；
Mcr1 —— 受弯构件整体稳定抗弯承载力；
Mcr2 —— 受弯构件局部失稳的抗弯承载力；
Mr —— 受弯构件发生强度破坏时的抗弯承载力；
Nbr —— 螺栓受剪时的螺孔承压承载力；
Nbs —— 螺栓块剪切承载力；
T/CSTM 01345—2024
4
Nbt, v —— 螺杆受剪承载力；
Nc —— 轴心受力承载力设计值；
Ncr1 —— 轴心受压构件的整体稳定承载力；
Ncr2 —— 轴心受压构件的局部稳定承载力；
Nnt,f —— 第一排螺栓净截面受拉承载力；
Ns —— 轴心受压承载力；
Nsh —— 单螺栓剪切承载力；
Nsh,m —— 螺栓间剪切承载力；
Vc —— 抗剪承载力设计值；
Vcr —— 抗剪屈曲承载力设计值；
Vr —— 发生材料破坏时的抗剪承载力设计值；
σa —— 实际剪切应力；
σbx —— 实际强轴弯曲应力；
σby —— 实际弱轴弯曲应力；
τ —— 实际剪切应力。
4.2 材料性能
EL c —— 纵向压缩弹性模量；
EL t —— 纵向拉伸弹性模量；
ET c —— 横向压缩弹性模量；
ET t —— 横向拉伸弹性模量；
fa —— 拉挤型材强度容许值；
faa —— 容许轴向应力；
fabx —— 容许强轴弯曲应力；
faby —— 容许弱轴弯曲应力；
fas —— 容许剪切应力；
fd —— 拉挤型材强度设计值；
fk —— 拉挤型材强度标准值；
fL,k
br —— 纵向螺栓挤压强度标准值；
fL,d
c —— 纵向压缩强度设计值；
fL,k
c —— 纵向压缩强度标准值；
fL,d
t —— 纵向拉伸强度设计值；
fL,k
t —— 纵向拉伸强度标准值；
fLT,d —— 面内剪切强度设计值；
fLT,k —— 面内剪切强度标准值；
fsh,d —— 层间剪切强度设计值；
fsh,k —— 层间剪切强度标准值；
fT,k
br —— 横向螺栓挤压强度标准值；
fT,k
c —— 横向压缩强度标准值；
fT,k
t —— 横向拉伸强度标准值；
fθ
br —— 设计荷载下的螺孔承压强度设计值；
fθ t —— 设计荷载下的拉伸强度设计值；
Gb —— 全截面剪切模量；
T/CSTM 01345—2024
5
GLT —— 面内剪切模量；
ζ —— 结构的阻尼比；
υLT —— 面内泊松比；
ω 0 —— 结构的自振圆频率。
4.3 几何参数
Ab —— 螺栓有效面积；
Ag —— 构件全截面面积；
Ans —— 剪切净截面面积；
Ant —— 受拉净截面面积；
An —— 构件净截面面积；
As —— 工字型材的腹板截面面积；
b —— 构件宽度；
bf —— 翼缘宽度；
bw —— 腹板在轴线方向上的承载长度；
d1 —— 螺栓公称直径；
dn —— 螺栓孔直径；
DJ —— 截面扭转刚度；
e1 —— 边缘螺栓与构件末端的间距；
e2 —— 边缘螺栓与构件侧边的间距；
g —— 同排螺栓间距；
h —— 构件高度；
hw —— 腹板高度；
I —— 截面惯性矩；
Ix —— 强轴惯性矩；
Iy —— 弱轴惯性矩；
k1 —— 构件顶部与腹板拐角处的距离；
l0 —— 构件计算长度；
leff —— 集中荷载的分布长度；
Lb —— 受压翼缘侧向约束点之间的长度或约束横截面扭转的两个相邻支撑点间的
长度；
n —— 同排螺栓孔数目（横向分布螺栓孔为一排）；
r2 —— 圆角半径；
s —— 相邻排螺栓间距；
t —— 拉挤型材厚度；
tf —— 翼缘厚度；
tw —— 腹板厚度；
beff —— 有效宽度；
r —— 构件截面回转半径；
βw —— 构件截面宽厚比；
λ —— 有效长细比。
4.4 计算系数及其他
C、β —— 疲劳计算参数；
Cb —— 跨内无约束的两端有支撑构件的弯矩修正系数；
T/CSTM 01345—2024
6
k —— 有效截面折减系数；
k2 —— 取决于荷载类型和边界条件的弯曲系数；
k3 —— 取决于荷载类型和边界条件的剪切系数；
kLT —— 受剪屈曲刚度系数；
knt,L —— 多排螺栓净截面受拉承载力应力集中系数；
kop —— 开孔系数；
kr —— 转动刚度系数；
Lbr —— 多排螺栓时第一排螺栓的荷载分配系数；
n1 —— 动力设备的工作转速；
ni —— 应力循环次数；
r1 —— 结构与动力设备的频率比；
S —— 拉挤型材构件的安全系数；
αV —— 动力放大系数；
γe —— 拉挤型材环境影响系数；
γT —— 拉挤型材温度影响系数；
Δσ —— 容许应力幅；
ω —— 动力设备的工作圆频率；
ξ —— 约束系数；
φθ —— 受力方向系数；
T1max —— 循环水最高进塔温度。
5 材料
5.1 一般规定
5.1.1 选用材料应能实现设计功能要求。
5.1.2 选用材料力学性能与耐久性应保证运行安全，并应满足设计使用年限要求。
5.1.3 选用材料应具有质量合格证等证明文件。
5.2 拉挤型材
5.2.1 拉挤型材的外观和尺寸偏差应符合GB/T 31539的规定。
5.2.2 拉挤型材截面几何尺寸应满足本文件关于结构设计的要求，其中主要结构构件横截面上计入受力
面积的部分的壁厚不应小于5mm；次要结构构件横截面上计入受力面积的部分的壁厚不应小于3mm。
5.2.3 拉挤型材物理性能应符合表1的规定。
表1 拉挤型材物理性能
序号项目要求
1 巴柯尔硬度/HBa ≥50
2 纤维体积含量/% ≥40
3 树脂不可溶份含量/% ≥90
4 吸水率/% ≤0.6
5 玻璃化转变温度/°C ≥max（80，�1?�+20）
5.2.4 拉挤型材力学性能依据T/CECS 692-2020 的规定可分为M17、M23 和M30 三个等级见表2；冷
却塔主要结构构件的力学性能应不低于M23 级。
T/CSTM 01345—2024
7
表2 拉挤型材的力学性能标准值
序号项目
标准值
M30 级M23 级M17 级
1 纵向拉伸强度�L,k
t / MPa ≥400 ≥300 ≥200
2 横向拉伸强度�T,k
t / MPa ≥45 ≥55 ≥45
3 纵向拉伸弹性模量�L
t / MPa ≥30000 ≥23000 ≥17000
4 横向拉伸弹性模量�T
t / MPa ≥7000 ≥7000 ≥5000
5 纵向压缩强度�L,k
c / MPa ≥300 ≥250 ≥200
6 横向压缩强度�T,k
c / MPa ≥70 ≥70 ≥70
7 纵向压缩弹性模量�L
c / MPa ≥25000 ≥20000 ≥15000
8 横向压缩弹性模量�T
c / MPa ≥7000 ≥7000 ≥5000
9 层间剪切强度�sh,k / MPa ≥28 ≥25 ≥20
10 面内剪切强度�LT,k / MPa ≥45 ≥45 ≥45
11 面内剪切模量�LT / MPa ≥2750 ≥2750 ≥2750
12 纵向螺栓挤压强度�L,k
br / MPa ≥180 ≥150 ≥100
13 横向螺栓挤压强度�T,k
br / MPa ≥120 ≥100 ≥70
14 螺钉拔出承载力/kN ≥kt/3 ≥kt/3 ≥kt/3
注1：表中的弹性模量使用平均值，强度与承载力为具有95%保证率的标准值（平均值-1.645×标准差）；
注2：螺钉拔出承载力中，t 为试件厚度，单位为毫米（mm）；k 为系数，k=1 kN/mm。
5.2.5 拉挤型材的强度容许值应按公式（1）计算。
fa=
fk
γeγTS ····························（1）
式中：
fa —— 拉挤型材强度容许值，单位为兆帕（MPa）；
fk —— 拉挤型材强度标准值，单位为兆帕（MPa），按本文件第5.2.4 条规定取值；
γe —— 拉挤型材环境影响系数，按表3 取值；
γT —— 拉挤型材温度影响系数，取1.0；
S —— 拉挤型材构件的安全系数，按本文件第5.2.6 条规定取值。
表3 拉挤型材环境影响系数γe
构件类型材料类型γe
次要结构构件
碳纤维复合材料（CFRP） 1.1
玻璃纤维复合材料（GFRP） 1.4
主要结构构件
碳纤维复合材料（CFRP） 1.2
玻璃纤维复合材料（GFRP） 1.6（强碱环境中取2.0）
T/CSTM 01345—2024
8
5.2.6 主要结构构件在不同工况下的安全系数如表4 所示。
表4 主要结构构件的安全系数
工况构件类型安全系数S
短期荷载与临时施工荷载
连接节点2.5
受剪构件2.0
受弯构件2.0
受压短柱3.0
受压长柱2.0
受拉构件1.0
恒载与工作负载
连接节点4.0
受剪构件3.0
受弯构件2.5
受压短柱3.0
受压长柱2.0
受拉构件1.0
注：若构件承受的受压荷载大于其屈曲荷载，则为长柱，否则为短柱。受压构件屈曲荷载的计算参
考第6 章的规定。
5.2.7 全截面压缩性能应符合GB/T 31539 的规定，获得的全截面压缩极限承载力标准值与横截面积之
比应大于纵向压缩强度标准值的0.85 倍。
5.2.8 本文件第5 章至第7 章的计算公式中未明确纵向强度为拉伸强度或压缩强度时，应取纵向拉伸强
度或压缩强度的较小值；未明确横向强度为拉伸强度或压缩强度时，应取横向拉伸强度或压缩强度的较
小值。
5.2.9 拉挤型材的截面规格和截面特性取值可参考T/CECS 692-2020。
5.2.10 依据T/CECS 692-2020，碳纤维增强拉挤型材容重可取1.7×103 kg/m3，玻璃纤维增强拉挤型材容
重可取1.9×103 kg/m3；如有实测数据，应以实测数据为准。
5.2.11 依据T/CECS 692-2020，拉挤型材的面内主泊松比（νLT）可取0.3；如有实测数据，应以实测数
据为准。
5.2.12 依据T/CECS 692-2020，拉挤型材的线膨胀系数可取9×10-6/℃；如有实测数据，应以实测数据为
准。
5.2.13 拉挤型材外层应有表面毡层。
5.2.14 当有防紫外线照射要求时，拉挤型材所用树脂应添加紫外线吸收剂或进行表面涂装保护。
5.2.15 当有阻燃性能要求时，拉挤型材应采用阻燃树脂或添加阻燃剂，氧指数不应低于32，火焰传播
速率不应大于45mm/s。
5.2.16 拉挤型材的最低使用环境温度不应低于-60℃。
5.3 连接材料
5.3.1 拉挤型材连接材料宜采用不锈钢螺栓、非金属螺栓和粘结材料。
5.3.2 拉挤型材连接用不锈钢螺栓性能和质量应符合GB/T 3098.6 的规定。
5.3.3 拉挤型材连接用非金属螺栓的性能应根据试验确定，抗拉强度标准值不应低于200MPa，抗剪强
T/CSTM 01345—2024
9
度标准值不应低于40MPa。测试方法见GB/T 3098.1。
5.3.4 拉挤型材连接用粘结材料应与拉挤型材的树脂相匹配，拉伸剪切强度应大于15MPa；拉伸剪切
强度的测试方法应符合GB/T 33334 的规定。
5.3.5 复合材料冷却塔主体框架与基础的连接方法可采用化学钢螺栓或化学膨胀螺栓连接、预埋钢螺栓
连接和预埋钢构件连接等，如采用焊接应做防腐处理。
5.3.6 对不耐蚀的连接件宜做防腐处理。
6 设计基本规定
6.1 一般规定
6.1.1 复合材料冷却塔设计应采用容许应力设计方法。
6.1.2 冷却塔结构的内力应按结构静力学方法进行弹性分析，可不计入拉挤型材结构的塑性发展，但应
计入材料的各向异性对构件内力和变形的影响；可对拉挤型材的截面构造形式、铺层方式等进行专门设
计。
6.1.3 应根据结构的侧移状态，合理判断二阶效应对内力和变形的影响。当二阶效应对弯矩和位移造成
的增量不超过10%时，可不计入二阶效应。当需要计入二阶效应时，可采用结构二阶弹性分析的方法得
到构件内力；或采用计入二阶效应的框架结构弹性分析方法得到构件内力见T/CECS 692-2020。
6.1.4 结构的计算模型和基本假定应与构件连接的实际性能相符合；节点连接应根据刚接、铰接或半刚
接模型的实现，合理选用栓接或其他连接形式，宜采用胶栓混合连接方式。
6.1.5 复合材料冷却塔设计时应考虑永久荷载、活荷载、风荷载、雪荷载以及地震作用。永久荷载指冷
却塔的运行荷载；活荷载指冷却塔在运行或安装检修时，由设备、管道、运输工具，及可能的拆移和堆
放产生的局部荷载，可按实际情况采用等效均布活荷载代替；雪荷载和风荷载应符合GB 50009的规定；
地震作用应符合GB 50191的规定。荷载分项系数应按GB 50009的规定取值；荷载组合系数应取表5中规
定的最不利组合，其中风荷载和地震作用应按实际情况考虑不同方向的荷载作用。
表5 荷载组合系数
荷载组合永久荷载活荷载风荷载雪荷载地震作用
组合1 1.00 - - - -
组合2 1.00 1.00 - - -
组合3 1.00 - - 1.00 -
组合4 1.00 0.75 - 0.75 -
组合5 1.00 - 0.60 - -
组合6 1.00 - - - 0.70
组合7 1.00 0.75 0.45 0.75 -
组合8 1.00 0.75 - 0.75 0.53
6.2 承载力验算规定
6.2.1 对于直接承受动力荷载的结构，在计算强度和稳定性时，动力荷载设计值应乘以动力放大系数，
动力放大系数可按附录A.2中的方法计算。
6.2.2 复合材料冷却塔各构件的受力应符合公式（2）和公式（3）的规定。
τ
fas
≤1 ····························（2）
T/CSTM 01345—2024
10
σa
faa
+
σbx
fabx
+
σby
faby
≤1 ····························（3）
式中：
τ —— 实际剪切应力，单位为兆帕（MPa）；
fas —— 容许剪切应力，单位为兆帕（MPa）；
σa —— 实际轴向应力，单位为兆帕（MPa）；
faa —— 容许轴向应力，单位为兆帕（MPa）；
σbx —— 实际强轴弯曲应力，单位为兆帕（MPa）；
fabx —— 容许强轴弯曲应力，单位为兆帕（MPa）；
σby —— 实际弱轴弯曲应力，单位为兆帕（MPa）；
faby —— 容许弱轴弯曲应力，单位为兆帕（MPa）。
6.3 变形与振动验算规定
6.3.1 应分别验算荷载标准组合下的短期变形和准永久组合下的长期变形，并以其中的较大值作为依据。
受弯构件的挠度不应超过表6 规定的限值。
表6 受弯构件的挠度限值
序号构件类型容许值（悬挑构件）
1 主梁
跨度大于5 m 1/250（1/125）
跨度不大于5 m 1/200（1/100）
2 次梁1/200（1/100）
6.3.2 构件长期变形应计入不同使用年限的长期作用影响而进行放大，变形放大系数应按表7 取值。
表7 不同设计使用年限下的变形放大系数
序号设计使用年限变形放大系数
1 15 1.2
2 30 1.4
6.3.3 在风荷载和多遇地震作用下，结构层间位移角不宜超过1/250。
6.3.4 应依据附录A.1 对复合材料冷却塔运行状态下的振动频率进行验算。
6.3.5 拉挤型材受弯构件的变形验算可不计入栓接开孔引起的截面削弱。
6.3.6 构件变形和结构侧移应计入弯曲变形和剪切变形的双重影响。
6.4 疲劳计算
6.4.1 对于复合材料冷却塔的主要框架及外封护体系，在下列情况下应进行疲劳荷载作用下的疲劳计算：
1）疲劳荷载超过总荷载30%时；
2）疲劳荷载作用下构件应力变化在设计使用年限内超过50000 次。
6.4.2 应采用容许应力幅法进行疲劳计算，应力应按弹性计算方法确定，计算方法同时可用于容许正应
力幅和剪应力幅的计算，容许应力幅（Δσ）应按公式（4）计算：
Δσ=
C
ni
1/β
fd ····························（4）
式中：
ni —— 应力循环次数；
T/CSTM 01345—2024
11
fd —— 拉挤型材强度设计值，单位为兆帕（MPa）；
C、β —— 疲劳计算参数，根据构件和连接类型按表8 采用。
表8 疲劳计算参数C、β
序号构件和连接类别C β
1 远离凹角或紧固部位的平直构件10.0 8.5
2
螺栓连接的开孔（净）截面疲劳承载力设计，
此时合力集中作用于紧固部位
0.6 8.5
3
除2 以外的螺栓连接的开孔（净）截面疲劳设计，以及支架、加
劲肋的疲劳设计
0.08 8.5
4 其他0.01 8.5
6.4.3 连接节点的螺栓疲劳计算应符合GB 50017 的规定。
7 结构设计
7.1 主要结构构件设计
7.1.1 复合材料冷却塔的主要结构构件（如图1 所示）按受力模式可分为：受拉构件（拉杆）、受压构
件（柱）、受弯构件（梁）、受剪或受集中力作用构件，以及组合受力构件。
T/CSTM 01345—2024
12
标引序号说明：
1—风筒；
2—风筒支撑构件（顶板和梁）；
3—填料；
4—填料支撑构件（梁）；
5—主体框架结构；
6—受弯构件（梁）；
7—受压构件（柱）；
8—受拉或受压构件（斜撑）。
图1 复合材料冷却塔结构示意图
7.1.2 拉挤型材轴心受拉构件应满足T/CECS 692-2020 中5.1 的规定；受拉构件的极限承载力应计入开
孔对截面的削弱作用。拉挤型材轴心受拉构件计算范例见附录B.1.1。
7.1.3 拉挤型材轴心受压构件应满足T/CECS 692-2020 中5.2 的规定；受压构件的极限承载力应取（1）
全截面抗压材料破坏的极限承载力、（2）构件整体稳定极限承载力，以及（3）构件局部稳定极限承载
力中的最小值。拉挤型材轴心受压构件计算范例见附录B.1.2；以受压为主的拉挤型材构件宜选用闭口
截面，包括单腔或多腔的方形或矩形截面。
7.1.4 拉挤型材受弯构件应满足T/CECS 692-2020 中6.1、6.2 和6.3 的规定；受弯构件的极限承载力应
取（1）材料破坏时的抗弯承载力、（2）构件整体稳定承载力，以及（3）构件局部稳定承载力中的最小
T/CSTM 01345—2024
13
值。拉挤型材受弯构件计算范例见附录B.2.1；以受弯为主的拉挤型材构件宜选用方形、矩形和槽形截
面，包括单腔或多腔的方形截面和矩形截面，以及单槽截面或双槽截面。
7.1.5 拉挤型材受剪或受集中力作用构件应满足T/CECS 692-2020 中6.4 和6.5 的规定；受剪或受集中
力作用构件宜使用腹板加劲肋。拉挤型材受剪构件计算范例见附录B.2.2；拉挤型材受集中力作用构件
计算范例见附录B.2.3。
7.1.6 拉挤型材组合受力构件应满足T/CECS 692-2020 中6.6 的规定；组合受力构件包括双轴和单轴对
称的拉弯构件、双轴和单轴对称的压弯构件，以及闭口截面的扭转组合受力构件。
7.2 次要结构构件设计
复合材料冷却塔的次要结构构件的设计方法应符合GB 50608 和T/CECS 692-2020 的规定。
7.3 连接节点设计
7.3.1 拉挤型材主要受力构件的连接节点形式宜采用不少于2 个螺栓连接（如图2 所示），且设计应符
合T/CECS 692-2020 中7.1 的规定。螺栓连接计算范例见附录B.3.1。
图2 螺栓连接示意图
7.3.2 拉挤型材受力较大构件的连接节点形式宜采用胶栓混合连接（如图3 所示），且设计应符合
T/CECS 692-2020 中7.3 的规定。胶栓混接计算范例参考附录B.3.1 和附录B.3.2。
图3 胶栓混合连接示意图
7.3.3 对闭口截面拉挤型材连接节点应设置刚性内衬防止局部压溃。
8 构造、布置和防护
8.1 构造
8.1.1 复合材料冷却塔的构造设计应根据气象条件，进行多方案比较。
8.1.2 应对复合材料冷却塔进行空气流场优化设计，逆流式冷却塔填料支撑梁、柱的投影面积不宜超过
冷却塔横截面积的10%。
8.2 布置
复合材料冷却塔结构的布置方式可参考GB/T 50392。
8.3 防护
8.3.1 复合材料冷却塔应按下列要求设置安全设施：
1）应设置通向塔顶平台、淋水填料的梯子；
T/CSTM 01345—2024
14
2）塔内应有检修平台或走道，并应有安全护栏；平台、走道、护栏的材质应符合GB/T 31539 的规
定；
3）塔顶宜有避雷装置、接地设施和照明设施。
8.3.2 含有腐蚀性的冷却水系统，安装冷却塔配水装置、淋水填料和收水器的紧固件应采取相应的防腐
措施。集水池宜根据水质情况及相关标准进行防腐、防渗处理。
9 安装施工
9.1 一般规定
9.1.1 安装准备应符合下列规定：
1）复合材料冷却塔安装分部工程应划分为冷却塔结构安装和冷却塔结构防护（防腐、防火）两个
分项工程，其中负责安装的施工企业应为主承包企业，并应对分部工程的施工安排和工程质量承担主要
职责；
2）复合材料冷却塔应按设计文件安装施工；
3）施工单位应制定完整的安装施工方案，并应按照建设或监理单位相关要求进行审核并施工；
4）施工现场的基础应验收合格，工作场地及工机具应准备妥当、齐全。以基准面作为装配的定位
基准。构件宜在工厂内完成试拼装。
9.1.2 材料及构配件应符合下列规定：
1）复合材料冷却塔安装施工所用材料、构配件的等级应符合设计文件的规定；可使用力学性能、
防火、防护性能达到或超过设计文件规定等级的相应材料、构配件替代。作等强（效）换算处理时，应
经设计单位复核并签发相应的技术文件认可；不得采用性能低于设计文件规定的材料、构配件进行替代；
2）进入施工现场的材料、构配件，应做进场验收，经验收合格后投入使用。施工过程中各种工序
交接时应进行交接验收，（并由监理单位）验收合格后继续施工；
3）进口拉挤型材、构配件以及金属连接件等应符合合同技术条款的规定；
4）螺栓及螺帽的材质等级和规格应符合设计文件的规定。
9.2 工厂试拼装
9.2.1 对同型号的首台复合材料冷却塔的主要结构构件宜进行工厂试拼装。
9.2.2 螺栓连接应符合下列规定：
1）对于受剪螺栓连接，螺栓孔径应保持一致；
2）刚性垫圈应插入螺栓头和螺母之下，垫圈直径应至少为螺栓外径的2 倍；
3）紧固螺栓的操作应计入拉挤型材中纤维正交方向的应力阻力；
4）螺栓六角头应在拉挤型材的上方或外侧。
9.2.3 负责安装的施工企业应对试拼装结构的尺寸偏差进行验收，验收要求应符合表9 的规定。
表9 试拼装结构的允许偏差
结构跨度
（m）
跨度偏差
（mm）
高度偏差
（mm）
预起拱偏差
（mm）
节点偏差（mm）
间距孔洞直径
≤15 ±5
设计值的
±0.15% 设计值的
±10%
-2，+4 ±1
＞15 ±7
设计值的
±0.1%
-2，+4 ±1
注：对于胶栓混接节点的结构可不进行试拼装验收，但应对结构涉及所有构件的尺寸偏差进行验收，其
T/CSTM 01345—2024
15
中节点偏差要求应按本表执行，其他尺寸验收要求应按GB/T 31539 中的规定执行。
9.3 现场安装
现场安装施工应符合下列规定：
1）应按照施工图纸进行施工；
2）敲击拉挤型材构件时应垫木块；
3）现场切割拉挤型材构件后应用树脂封边；
4）除不锈钢节点以外的所有金属连接节点，应涂刷树脂密封。
9.4 施工安全
9.4.1 复合材料冷却塔施工现场应按GB 50720 的规定配置灭火器和消防器材，并应设专人负责现场消
防安全。
9.4.2 复合材料冷却塔工程施工机具应选用国家定型产品，并应具有安全和合格证书。
9.4.3 固定式电锯、电刨、起重机械等设备应有安全防护装置和操作规程，操作人员应经专项培训合格
后上岗。
9.4.4 施工现场堆放制品应远离火源，存放地点应在火源的上风向。
9.4.5 复合材料冷却塔工程施工现场严禁明火操作，当有必须在现场施焊等操作时，应做好防火保护并
由专人负责，施焊完毕后30min 内现场应有人员看管。
9.4.6 现场施工应合理安排施工工序，所有热作业完成前不得在热作业下部空间安排拉挤型材施工。当
无法避免时，应对复合材料表面进行防火材料覆盖保护，高温物质严禁直接接触拉挤型材表面。
9.4.7 进行拉挤型材构件的修整、切割、开孔等操作时，应对操作人员和设备进行粉尘防护和环保措施。
9.4.8 施工现场的供配电、吊装、高空作业等涉及生产安全的环节，均应制定安全操作规程，并应严格
按安全操作规程规定的程序操作。
10 验收与维护
10.1 一般规定
10.1.1 复合材料冷却塔安装施工质量验收应按塔的大小和种类分别遵循GB/T 7190.1 和GB/T 7190.2
的规定。
10.1.2 拉挤型材的规格应符合设计文件的规定。
10.1.3 拉挤型材连接件应符合设计文件的规定。
10.1.4 所有进场拉挤型材应有产品质量合格证书和产品标识，并应有下列检验合格保证文件：
1）力学性能检测报告；
2）耐久性能检测报告（如需）；
3）冻融性能检测报告（如需）；
4）抗紫外性能检测报告（如需）。
10.1.5 若设计文件中对生产拉挤型材使用的树脂基体和增强纤维提出了技术要求，则分部工程主承包
企业应依据设计文件技术要求，对原材料资料验收和生产过程原材料进行见证取样复检验收。
10.2 验收
10.2.1 拉挤型材表面应光洁平整、颜色均匀，应无裂纹、气泡、毛刺、纤维裸露、纤维浸润不良等缺
陷；切割面应平齐、无分层。
检查数量：全数检测。
检验方法：在正常（光）照度下，距离0.5m，目测和钢直尺检验。
10.2.2 拉挤型材的尺寸偏差应符合GB/T 31539 的规定。
T/CSTM 01345—2024
16
10.2.3 复合材料冷却塔主要结构构件横截面上计入受力面积的部分的壁厚不应小于5mm；次要结构构
件横截面上计入受力面积的部分的壁厚不应小于3mm。
检查数量：每种拉挤型材中随机抽取3 组产品，在拉挤型材两端截面测量，每截面测3 次，均匀选
点。
检验方法：游标卡尺测量。
10.2.4 工厂试拼装应由负责安装的施工企业组织验收，试拼装结构的允许偏差应符合表9 的规定。
检查数量：拉挤型材涉及表9 的部位均应进行检测。
检验方法：游标卡尺和水准仪测量。
10.2.5 拉挤型材的力学性能应符合本文件的规定。
检查数量：每种原材料体系中随机抽取3 组产品，每组6 件试样进行检测。
检验方法：力学性能按GB/T 31539 的规定进行测定。
10.2.6 有功能性要求的拉挤型材应进行相应的功能性试验，并应达到设计规定的功能性指标要求，功
能性指标应包括：氧指数、垂直燃烧级别和水平燃烧级别等。
检查数量：每种原材料体系抽取2 组产品，每组6 件试样进行检测。
检验方法：氧指数按GB/T 8924 的规定进行测定；垂直燃烧级别和水平燃烧级别按GB/T 2408 的规
定进行测定。
10.2.7 对复合材料冷却塔的电机或减速机基座应进行相应的水平和竖直方向振动烈度检测，测量风机
电机处于50Hz 运行时的最大振动烈度。
检查数量：随机抽取3 个测点，每个测点测3 次。
检验方法：振动烈度按ISO 20816-1 的规定进行测定。
检验指标：对于不同设备，应符合以下规定：
1）对于小、中型设备（电机功率≤75kW），振动烈度不应大于7.1mm/s；
2）对于大型设备（电机功率>75kW），振动烈度不应大于11.2mm/s。
10.3 维护
10.3.1 拉挤型材涂层出现脱皮、皱皮时，应进行重新涂装。
10.3.2 拉挤型材构件若出现超出设计规定的变形情况，应检查原因并加强构件或更换构件。
10.3.3 复合材料冷却塔设计时应采取方便使用期间检测和维护的措施。
10.3.4 复合材料冷却塔移交时应提供使用维护说明书。
10.3.5 复合材料冷却塔工程竣工使用一年后，宜进行全面检查；此后宜按当地气候特点、设计使用功
能等，每隔3 年～5 年进行一次检查；检查项目包括但不限于材料外观、结构变形、连接部位和结构振
动。
T/CSTM 01345—2024
17
附录A
（规范性）
冷却塔振动验算
A.1 振动频率
冷却塔结构的频率应满足公式（A.1）的要求：
r1≤0.7 或r1≥1.3 ····························（A.1）
式中：
r1 —— 结构与动力设备的频率比，r1=ω 0/ω；
ω —— 动力设备的工作圆频率，单位为弧度每秒(rad/s)，ω=2πn1/60=0.105n；
n1 —— 动力设备的工作转速，单位为转每分钟(r/min)；
ω 0 —— 结构的自振圆频率，单位为弧度每秒(rad/s)。
A.2 动力放大系数
动力放大系数应按公式（A.2）计算：
αv=r1 2 1+ 2ζr1
2/ 1-r1 2 2+ 2ζr1
2 ····························（A.2）
式中：ζ —— 结构的阻尼比，一般取0.03。
T/CSTM 01345—2024
18
附录B
（资料性）
主要结构件设计计算范例
B.1 轴心受力构件
B.1.1 轴心受拉构件
B.1.1.1 设计条件
拉挤型材平板构件的截面为（400×100×6.4）mm（长度×宽度×厚度），螺栓孔直径为12mm，具体
尺寸如图B.1 所示。材料纵向拉伸强度300MPa，纵向拉伸弹性模量23GPa。构件类型为主要结构构件，
构件的安全系数按表4 中规定的恒载与工作负载工况进行设计。试计算构件的轴心受拉承载力。
图B.1 轴心受拉构件设计图示
B.1.1.2 设计过程
材料参数计算如下：
fL,k
t =300MPa, EL t =23GPa, fL,d
t = fL,k
t
γeγTS = 300
1.4×1.0×1.0 =214.29MPa 。
几何参数计算如下：
An=Ag-nd1t=100×6.4-2×(12+2)×6.4=460.8mm2 。
受拉承载力计算如下：
Nc=0.9fL,d
t kAn=0.9×214.29×0.7×460.8×10-3=62.21kN 。
所以该构件的设计承载力为62.21kN。
B.1.2 轴心受压构件
B.1.2.1 设计条件
拉挤型材轴心受压构件的截面为矩形，截面尺寸为h=b=80mm，t=12mm，hw=56mm，如图B.2 所
示。构件承受轴向压力设计值40kN，计算长度为3m。材料力学性能取为M30 级，该柱为主要受力构
件，使用环境为一般环境，构件的安全系数按表4 中规定的恒载与工作负载工况进行设计。试验算此柱
截面是否符合要求。
T/CSTM 01345—2024
19
b
h
t
hw
x
y
图B.2 矩形构件截面尺寸图示
B.1.2.2 设计过程
构件净截面与全截面面积An=Ag=3264mm2，回转半径r=28.19mm，宽厚比βw= b t = 80 12 =6.67
拉挤型材纵向压缩强度设计值，先按短柱进行计算：
fL,d
c =
fL,k
c
γeγTS =
300
1.6×1.0×3.0
=62.5MPa
求轴心受压承载力：
Ns=0.9kAnfL,d
c =0.9×1.0×3264×62.5×10-3=183.6kN
接着按照长柱进行计算，有效长细比为：
λ=
l0
r
=
3000
28.19
=106.42
下面计算整体稳定承载力Ncr1与局部稳定承载力Ncr2：
Ncr1=0.7
π2EL c
λ2 Ag=0.7×
π2×25000
106.422 ×3264×10-3=49.78kN
Ncr2=0.22
EL c ET c +vLTET c +2GLT
βw 2 Ag=0.22×
25000×7000+0.3×25000+2×2750
6.672×103 ×3264=423kN
所以Nc= min Ns,Ncr1,Ncr2 =49.78kN≥40kN，满足设计要求。
B.2 受弯、受剪、受集中力构件
B.2.1 受弯构件
B.2.1.1 设计条件
拉挤型材梁构件截面为矩形，尺寸为h=b=80mm，t=12mm，hw=56mm，Lb=2000mm，如图B.2 所示。
材料力学性能取为M30 级，为一般环境下的主要结构构件，构件的安全系数按表4 中规定的恒载与工
作负载进行设计。试计算构件在平面内的抗弯承载力。
B.2.2.2 设计过程
构件全截面面积Ag=3264mm2，Ix=Iy=2593792mm4
拉挤型材纵向强度设计值：
T/CSTM 01345—2024
20
fL,d
c =
fL,k
c
γeγTS
=
300
1.6×1.0×2.5
=75MPa
发生强度破坏时的抗弯承载力：
Mr=0.9
fL,k
c Iy
y
=0.9×
75×2593792
40
×10-6=4.38kN·m
计算其整体稳定抗弯承载力：
Mcr1=0.56Cb
π2EL c IyDJ
Lb 2 =0.56×1.0×
π2×25000×2593792×8819817600
20002 ×10-6=21.04kN·m
其中：Cb取1.0；
DJ=4 bf-tw h-tf
2 GLT
8
tf
bf
+
tw
h
=4× (80-12)(80-12) 2×
2750
8
×
12
80
+
12
80
=8819817600N·mm2
计算局部稳定承载力：
翼缘局部失稳时，
fcr=
4π2tf
2
bf
2
EL c ET c 1+4.1ξ
6 + 2+0.62ξ2 ET c νLT
12
+
GLT
6
=
4π2×122
802 ×
25000×7000 × 1+4.1×0.2577
6
+ 2+0.62×0.25772 7000×0.3
12
+
2750
6
=3957MPa
其中：
ξ=
1
1+ 4ET c tf
3
5bfkr
=
1
1+ 4×7000×123
5×80×42000
=0.2577
kr=
ET c tw 3
3h 1-
tf
2h2
6tw 2 bf
2 =
7000×123
3×80
× 1-
122×802
6×122×802 =42000N
腹板局部失稳时，
fcr=
2π2tw 2
h2 1.25 EL c ET c +ET c νLT+2GLT
=
2π2×122
802 × 1.25× 25000×7000+7000×0.3+2×2750 =10720MPa
取上述的较小临界值作为fcr进行计算，局部失稳的抗弯承载力:
Mcr2=0.8
fcrIy
y
=0.8×
3957×2593792
40
×10-6=205.27kN·m
所以该构件抗弯承载力为Mc= min Mr, Mcr1, Mcr2 =4.38kN·m
B.2.2 受剪构件
T/CSTM 01345—2024
21
B.2.2.1 设计条件
拉挤型材构件截面为工字形，尺寸为h=b=200mm，tw=tf=10mm，hw=180mm，如图B.3 所示。构件受
平面内竖向剪切作用，无侧向支撑，材料力学性能取为M30 级，为强碱环境下的主要受力构件，构件
的安全系数按表4 中规定的恒载与工作负载进行设计。试计算构件平面内的抗剪承载力。
h
b
tf tf
tw
x
y
hw
图B.3 工字形构件截面尺寸图示
B.2.2.2 设计过程
受剪部分面积，即腹板截面面积As=hwtw=180×10=1800mm2。
fLT,d=
fLT,k
γeγTS
=
45
2.0×1.0×3.0
=7.5MPa
抗剪承载力设计值：
Vr=0.9AsfLT,d=0.9×1800×7.5×10-3=12.15kN
计算腹板的局部稳定性：
Vcr=
kLTET c As
5βb 2 =
15.08×7000×1800
5×182 ×10-3=117.29kN
其中：
由2GLT+ET c υLT=7600MPa< EL c ET c =13229MPa
kLT=
4 EL c
ET c ∙ 8.1+5.0
2GLT+ET c υLT
EL c ET c =
4 25000
7000 × 8.1+5.0×
2×2750+7000×0.3
25000×7000
=15.08
βb=
hw
tw
=
180
10 =18
所以该构件抗剪承载力为Vc= min Vr,Vcr =12.15kN
B.2.3 集中受力构件
B.2.3.1 设计条件
拉挤型材梁构件，无侧向支撑。梁跨度5000mm，梁端简支，跨中受集中力5kN，作用于上翼缘中心。
T/CSTM 01345—2024
22
截面为工字形，尺寸h=b=200mm，tw=tf=10mm，hw=180mm，圆角半径�2=5mm，如图B.3 所示。材料
力学性能为M30 级，为一般环境下的主要受力构件，构件的安全系数按表4 中规定的恒载与工作负载
进行设计。试验算构件集中受压承载力与挠度。
B.2.3.2 设计过程
先计算构件的集中荷载承载力，之后计算其在该荷载下的挠度。
材料强度设计值为：
fsh,d=
fsh,k
γeγTS
=
28
1.6×1.0×3.0
=5.83MPa
腹板受剪承载力F1：
F1=0.5htw 1+
2k1+6tw+bw
hw
fsh,d
=0.5×200×10× 1+
2×15+6×10+100
180
×5.83×10-3=11.98kN
其中�w=180mm>100mm，取100mm，k1=r2+tf=5+10=15mm
腹板受压屈曲承载力F2：
F2=
1.3tw 3
leff
EL c ET c +ET c νLT+2GLT
=
1.3×103
180
× 25000×7000+7000×0.3+2×2750 ×10-3=150.43kN
其中，leff为集中荷载的分布长度，取腹板高度与加劲肋间距的较小值，为180mm。
因为集中力作用于上翼缘中心，故翼缘不受弯，不必计算翼缘受弯承载力�3。
所以该构件的集中荷载承载力F= min F1,F2 =11.98kN>5kN，满足要求。
下面计算构件的挠度：
构件截面积为Ag=5800mm2，腹板面积As=1800mm2，截面惯性矩I=40993333mm4，全截面剪切模量为
Gb=GLT As Ag =2750× 1800 5000 =853MPa，全截面弯曲模量为Eb=EL c =25000MPa
梁端简支，跨中承受集中荷载，系数为k2=1/48，k3=1/4，故弯曲挠度db与剪切挠度ds为：
db=
k2FVL3
EbI =
5000×50003
48×25000×40993333
=12.71mm
ds=
k3FVL
AsGb
=
5000×5000
4×1800×853
=4.07mm
所以构件整体挠度为d=db+ds=12.71+4.07=16.78mm B.3 连接节点设计
B.3.1 螺栓连接
B.3.1.1 设计条件
某螺栓连接节点如图B.4 所示，布置2×2 个螺栓，节点板之间采用4.6 级普通螺栓连接。螺栓直径
M22，孔径Φ23.5，螺栓边距e1=e2=50mm，螺栓间距s=g=100mm。M30 级拉挤型材节点板厚15mm，
T/CSTM 01345—2024
23
构件受轴拉力20kN，为一般环境下的主要结构构件，构件的安全系数按表4 中规定的恒载与工作负载
进行设计。试计算构件的螺栓连接承载力。
图B.4 螺栓连接设计图示
B.3.2.2 设计过程
该设计满足螺栓数目在任意平行于受力方向的直线上不大于3 个，并且任意垂直于受力方向的直线
上不大于3 个，且e1>2dn, e2>1.5dn, s=g>4dn, ls>2.8dn，dn为螺孔直径23.5mm，故间距符合要求。
fL,d
c =
fL,k
c
γeγTS =
300
1.6×1.0×4.0
=46.88MPa
fL,d
t =
fL,k
t
γeγTS
=
400
1.6×1.0×4.0
=62.5MPa
fLT,d=
fLT,k
γeγTS
=
45
1.6×1.0×4.0
=7.03MPa
计算单排螺杆受剪：
4.6 级螺栓�?＝140MPa，d1=22mm，Ab= (π×222) 4 =380mm2
螺杆受剪承载力Nbt,v（需考虑每个螺杆有两个剪切面）与螺孔承压承载力Nbr：
Nbt,v=nfnvAb=2×140×380×2×10-3=212.80kN
Nbr=ntd1fθ
br=2×15×22×46.88×10-3=30.94kN
其中fθ
br取纵向受压强度设计值fL,d
c
单排螺栓剪切承载力Nsh：
Nsh=1.4n e1- dn 2 tfLT,d=1.4×2× 50-23.5/2 ×15×7.03×10-3=11.29kN
所以单排螺栓的承载力为min Nbt,v,Nbr,Nsh =11.29kN，可得两排螺栓总受剪承载力为22.58kN。
对于多排螺栓受剪，还需要计算：
第一排螺栓的净截面受拉承载力�nt,f：
T/CSTM 01345—2024
24
Nnt,f=
Knt,LLbrw
nd1
+
Kop 1-Lbr
1- ndn
w
-1
wtfθ t =
1.38×0.5×200
2×22 +
1.85× 1-0.5
1-2×23.5/200
-1
×200=46.02kN
其中fθ t 取纵向受拉强度设计值fL,d
t ，有效宽度beff=2e2+ n-1 g=2×50+ 2-1 ×100=200mm，
Knt,L= 1 ( w
nd1-1 ) 0.4
w
d1
-1.5
w d1 -1
w d1 +1 ρ +1
= 1 ( 200
2×22 -1) × 1+0.4×
200
22
-1.5×
200 22 -1
200 22 +1
× -0.5 =1.38
注：T/CECS 692-2020 中关于Knt,L的计算公式（公式7.1.12-2）存在打印错误，本文件已做更正，上式
为更正后的版本。
Kop=1.5+0.5 1-d1/w 3=1.5+0.5× 1-22/200 3=1.85, Lbr=0.5
e1/w=0.25<1 时，ρ=1.5- 0.5w e1 =1.5-0.5×4=-0.5
多排螺栓间剪切承载力Nsh,m和块剪切承载力Nbs：
Nsh,m=1.4 e1-
dn
2 +s mtfLT,d=1.4× 50-
23.5
2 +100 ×2×15×7.03×10-3=40.82kN
Nbs=0.5 AnsfLT,d+φθAntfL,d
t =0.5× 1147.5×7.03+1×2295×62.5 ×10-3=75.75kN
其中Ans=n e1- dn 2 t=2× 50- 23.5 2 ×15=1147.5mm2，
Ant= 2e2+g-ndn t= 2×50+100-2×23.5 ×15=2295mm2，φθ=1.0
上述计算取最小值为22.58kN>20kN，满足要求。
T/CSTM 01345—2024
25
附录C
（资料性）
起草单位和主要起草人
本文件起草单位：清华大学、北京工业大学、江苏海鸥冷却塔股份有限公司、广东览讯科技开发
有限公司、中化工程沧州冷却技术有限公司、上海金日冷却设备有限公司、上海良机冷却设备有限公司、
浙江东杰冷却塔有限公司、北玻院（滕州）复合材料有限公司、绍兴市上虞区鸿燕环保科技有限公司、
南京斯贝尔复合材料仪征有限公司、北京玻璃钢研究设计院有限公司、中国建筑材料科学研究总院有限
公司、阿美远东（北京）商业服务有限公司。
本文件主要起草人：冯鹏、刘天桥、蔡朝定、贺颂钧、安贵民、侯红立、张恒钦、章尘、陈锋、
陈祥荣、范艳君、尹证、唐俊甜、张少杰、甄世龙、姜雨时、王正府、郭鑫淼、王瑞宝、谢崇峰、周培
钊、李志远、李娟、高瑞军、汪鸿翔、柯特。
T/CSTM 01345—2024
26
参考文献
[1] CTI STD-137 Fiberglass Pultruded Structural Products for Use in Cooling Towers.
[2] CTI ESG-152 Structural Design of FRP Components.