GB 50429-2007《鋁合金結構設計規(guī)范》

中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布學、現(xiàn)代建筑設計集團上海建筑設計研究院有限公司會同有關單查總結了近年來國內外在鋁合金結構設計和施工方面的實踐經(jīng)我國現(xiàn)有的技術水平和經(jīng)濟條件，在力爭做到技術先進、經(jīng)濟合本規(guī)范共有11章3個附錄，主要內容是：總則，術語和符號，本規(guī)范由建設部負責管理和對強制性條文的解釋，由同濟大學和現(xiàn)代建筑設計集團上海建筑設計研究院有限公司負責具體內容的解釋。在執(zhí)行本規(guī)范過程中，請各單位結合工程實踐總結經(jīng) 2術語和符號 2.2符號 3.1結構鋁 4基本設計規(guī)定 4.2荷載和荷載效應計算 4.3設計指標 4.4結構或構件變形的規(guī)定 4.5構件的計算長度和容許長細比 5板件的有效截面 5.1一般規(guī)定 6受彎構件的計算 6.2整體穩(wěn)定 7軸心受力構件的計算 7.1強度 7.2整體穩(wěn)定 8拉彎構件和壓彎構件的計算 8.2整體穩(wěn)定 9.1緊固件連接 9.2焊縫連接 10.1一般規(guī)定 10.2螺栓連接和鉚釘連接 10.3焊縫連接 11鋁合金面板 11.1一般規(guī)定 11.2強度 11.4組合作用 附錄A結構用鋁合金材料力學性能 附錄B軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù) 附錄C受彎構件的整體穩(wěn)定系數(shù) 本規(guī)范用詞說明 1.0.2本規(guī)范適用于工業(yè)與民用建筑和構筑物的鋁合金結構設2.1.2強度標準值characteristicvalueofstrength2.1.3強度設計值designvalueofstrength2.1.4屈曲buckling2.1.5承載能力load-carryingcapac2.1.6一階彈性分析thefirstorderelasti2.1.8弱硬化weakhardening32.1.9強硬化stronghardening2.1.10有效厚度effectivethickness2.1.11加勁板件stiffenedelements2.1.12非加勁板件unstiffenedelements2.1.14中間加勁板件intermed2.1.16腹板屈曲后強度post-bucklingstrengthofwebplates2.1.17整體穩(wěn)定overall所受荷載情況的系數(shù)而得的等效長度，用以計算構件的長細比。2.1.19長細比slendernessratio2.1.21鎢極氬弧焊gastungstenarcweldi2.1.23焊接熱影響區(qū)heataffecN-—軸心力；NT,N—-一個鉚釘?shù)目辜艉统袎撼休d力設計值；fu-——鋁合金材料的抗拉極限強度；fu,h——鋁合金材料焊接熱影響區(qū)的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值；fv.ha——鋁合金材料焊接熱影響區(qū)的抗剪強度設計值；fh,fb,fb螺栓的抗拉、抗剪和承壓強度設計值；fi,f——鉚釘?shù)目辜艉统袎簭姸仍O計值；fw,fw,fc--對接焊縫的抗拉、抗剪和抗壓強度設計值；fw—角焊縫的抗拉、抗剪和抗壓強度設計值；α——鋁合金材料的線膨脹系數(shù)；v-·--鋁合金材料的泊松比；p——鋁合金材料的質量密度；ON——垂直于焊縫有效截面的正應力；T?-——按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應力；Tha---作用在臨界失效面，平行于焊縫長度方向的剪應力；Tx—有效截面上垂直于焊縫長度方向的剪應力；Ts---有效截面上平行于焊縫長度方向的剪應力。2.2.3幾何參數(shù)：A.----有效截面面積；Acn——有效凈截面面積；B—-鋁合金面板的波距；I-——毛截面慣性矩；I-—-毛截面扇性慣性矩；I?——毛截面抗扭慣性矩；We——-有效截面模量；c-—加勁肋等效高度；1-—扭轉屈曲的計算長度；p——焊接熱影響區(qū)范圍內材料的強度折減系數(shù)；鋁合金結構材料型材宜采用5×××系列和6×××系列鋁鋁合金建筑型材》GB5237、《工業(yè)用鋁及鋁合金熱擠壓型材》釘和螺柱》GB/T3098.1、《緊固件機械性能有色金屬制造的螺SAISi-1焊絲(Eur4043)。焊接工藝可采用熔化極惰性氣體保護帶來的不利影響。熱影響區(qū)范圍內強度的折減系數(shù)pha應按表1當板件端部距焊縫邊緣長度小于3bn?時，熱影響區(qū)(圖圖3.3.2焊接熱影響區(qū)范圍系列冷加工硬化合金，熱影響區(qū)寬度b應符合表3.3.2的規(guī)定。表3.3.2熱影響區(qū)寬度bv退火溫度(℃)對于焊接件厚度(mm)應根據(jù)硬度試驗結果確定8應根據(jù)硬度試驗結果確定4基本設計規(guī)定4.1.2在鋁合金結構設計文件中，應注明建筑結構的安全等4.1.3鋁合金結構應按下列承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限4.1.5鋁合金結構的計算模型和基本假定宜與構件連接的實際4.1.6鋁合金結構的正常使用環(huán)境溫度應低于100℃。的身形或沉降、施工荷載、安裝荷載、檢修荷載等及地震作用、溫度身化作用。42.2設計鋁合金結構時，荷載的標準值、荷載分項系數(shù)、荷載組合值系數(shù)等，應按現(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定采用。結構的重要性系數(shù)γ?應按現(xiàn)行國家標準《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068的規(guī)定采用，其中對設計年限為25年的結構構件，Yo不應小于0.95。4.2.3框架結構中，梁與柱的剛性連接應符合受力過程中梁柱間角不變的假定，同時連接應具有充分的強度，承受交匯構件端部傳弟的所有最不利內力。梁和柱鉸接時，應使連接具有充分的轉:Jn:力，且能有效地傳遞橫向剪力與軸向力。梁與柱的半剛性連只!有有限的轉動剛度，在承受彎矩的同時會產(chǎn)生相應的交角身化，在內力分析時，必須預先確定連接的彎矩-轉角特性曲線，以伙考慮連接變形的影響。4.2.4框架結構內力分析宜符合下列規(guī)定：1框架結構內力分析可采用一階彈性分析。2對的框架結構宜采用二階彈性分析，此11-應在每層柱頂附加考慮由式(4.2.4-1)計算的假想水平力,式中△u一按一階彈性分析求得的所計算樓層的層間側移；h-所計算樓層的高度；NN—所計算樓層各柱軸心壓力設計值之和；NH-產(chǎn)生層間側移△u的所計算樓層及以上各層的水平力之和；(Q)-—第i層的總重力荷載設計值；對無支撐的框架結構，當采用二階彈性分析時，各桿件桿端的端彎矩；端彎矩；α2;——-考慮二階效應第i層桿件的側移彎矩增大系數(shù)。響，應計算結構的整體穩(wěn)定承載力。系數(shù)。在抗拉、抗壓和抗彎情況下應取1.2,在計算局部強度時應取1.3。采用。4.3.4鋁合金材料的強度設計值應按表4.3.4采用。用于構件計算用于焊接連接計算牌號狀態(tài)厚度和抗彎ff拉、抗壓和抗彎焊件熱影響區(qū)抗剪所有所有所有所有所有所有4.3.5鋁合金結構普通螺栓和鉚釘連接的強度設計值應按表4.3.5-1和表4.3.5-2采用。螺栓的材料、性能等級和構件鋁合金牌號不銹鋼鋼fff普通螺栓金不銹鋼 鋼構件一螺栓的材料、性能等級和構件鋁合金牌號鋁合金不銹鋼鋼f抗剪承壓f抗剪承壓抗剪承壓f構件 鋁合金鉚釘牌號及構件鋁合金牌號鋁合金鉚釘構件牌號及狀態(tài)焊絲型號角焊縫f抗壓f抗剪f4.3.7鋁合金材料的物理性能指標應按表4.3.7采用。彈性模量E泊松比剪變模量((以每℃計)質量密度p序號容許值1主體結構的構件2檁條和橫隔板(在恒載作用下)3圍護結構的構件和壓型面板2在風荷載標準值作用下，框架柱頂水平位移不宜超過拱大小應視實際需要而定，可為恒載標準值加1/2活載標準值所4.5.1確定桁架弦桿和單系腹桿(用節(jié)點板與弦桿連接)的長細比時，其計算長度l。應按表4.5.1采用。序號彎曲方向弦桿在桁架平面內Ll2在桁架平面外l1131注：1l為構件的幾何長度(節(jié)點中心間距離);l為桁架弦桿側向支承點之間的2斜平面系指與桁架平面斜交的平面，適用于構件截面兩主軸均不在桁架平面內的單角鋁腹桿和雙角鋁十字形截面腹桿。3無節(jié)點板的腹桿計算長度在任意平面內均取其等于幾何長度(鋁管結構除當桁架弦桿側向支承點之間的距離為節(jié)間長度的2倍(圖4.5.1)且兩節(jié)間的弦桿軸心壓力不相同時，則該弦桿在桁架平面外的計算長度，應按下式確定，但不應小于0.5l?:式中N?-—較大的壓力，計算時取正值；N?——較小的壓力或拉力，計算時壓力取正值，拉力取負圖4.5.1弦桿軸心壓力在側向支承點間有變化的桁架簡圖桁架再分式腹桿體系的受壓主斜桿及K形腹桿體系的豎桿等，在桁架平面外的計算長度應按式(4.5.1)確定，受拉主斜桿仍取l?;在桁架平面內的計算長度則應取節(jié)點中心間距離。4.5.2單層或多層框架等截面柱，在框架平面內的計算長度應等于該層柱的高度乘以計算長度系數(shù)μ?？蚣芸煞譃闊o支撐的純框架和有支撐框架，有支撐框架根據(jù)抗側移剛度的大小，可分為強支撐框架和弱支撐框架，并應符合下列規(guī)定：1無支撐純框架。1)當采用一階彈性分析方法計算內力時，框架柱的計算長度系數(shù)μ應按國家標準《鋼結構設計規(guī)范》GB50017附錄D表D-2規(guī)定的有側移框架柱的計算長度系數(shù)確定。2)當采用二階彈性分析方法計算內力且在每層柱頂附加考慮公式(4.2.4-1)的假想水平力Hni時，框架柱的計算長度系數(shù)μ應取1.0。2有支撐框架。1)當(支撐桁架、剪力墻、電梯井等)支撐結構的側移剛度S?滿足式(4.5.2-1)的要求時，應為強支撐框架，框架柱的計算長度系數(shù)μ應按《鋼結構設計規(guī)范》GB50017附錄D表D-1規(guī)定的無側移框架柱的計算長度系數(shù)確定。式中Nb,Noi-——第i層層間所有框架柱用無側移框架柱和有側移框架柱計算長度系數(shù)算得的軸壓構件穩(wěn)定承載力之和。2)當支撐結構的側移剛度S,不滿足式(4.5.2-1)的要求時，為弱支撐框架，框架柱的軸壓構件穩(wěn)定系數(shù)φ按式(4.5.2-2)計算。的無側移框架柱和有側移框架柱的計算長度系數(shù)。4.5.3平板網(wǎng)架、曲面網(wǎng)架和單層網(wǎng)殼桿件的計算長度應按表表4.5.3-1平板和曲面網(wǎng)架桿件計算長度L計算長度弦桿及支座腹桿l1表4.5.3-2單層網(wǎng)殼桿件計算長度I?計算長度殼體曲面內殼體曲面外4.5.4受壓構件的長細比不宜超過表4.5.4的容許值。表4.5.4受壓構件的容許長細比序號容許長細比12用以減小受壓構件長細比的桿件4.5.5受拉構件的長細比不宜超過表4.5.5的容許值。表4.5.5受拉構件的容許長細比序號一般建筑結構(承受靜力荷載)12其他拉桿、支撐、系桿等(張緊的拉桿除外)4.5.6網(wǎng)架、網(wǎng)殼桿件的長細比不宜超過表4.5.6-1和表4.5.6-2的容許值。表4.5.6-1網(wǎng)架桿件的容許長細比受壓桿件受拉桿件一般桿件支座附近處枉件表4.5.6-2網(wǎng)殼桿件的容許長細比單層網(wǎng)殼5.1.1對于可能出現(xiàn)受壓局部屈曲的薄壁構件，曲后強度，并在確定構件有效截面的基礎上進行強度及整體穩(wěn)定5.1.2設計焊接鋁合金構件時，應考慮焊接熱影響效應對截面的折減，并在確定構件有效截面的基礎上進行強度及整體穩(wěn)定5.1.3有效截面的計算應采用有效厚度法。5.1.4構件截面的板件類型(圖5.1.4)應符合國家有關標準規(guī)5.2.1當構件截面中受壓板件寬厚比小于表5.2.1-1的限值時，5.2.1-2的限值。表5.2.1-1受壓板件全部有效的最大寬厚比硬化程度非加勁板件、邊緣加勁板件非焊接非焊接弱硬化√強硬化√√2η為加勁肋修正系數(shù)，應按第5.2.6條采用，對于不帶加勁肋的板件，η=1。3k'=k/k,其中k為不均勻受壓情況下的板件局部穩(wěn)定系數(shù)，應按第5.2.5條采用。對于均勻受壓板件，k'=1.0。對于加勁板件或中間加勁板件，ko=4;對于非加勁板件或邊緣加勁板件，ko=0.425。表5.2.1-2受壓圓管截面的最大徑厚比弱硬化強硬化5.2.2計算板件寬厚比時，板件寬度應采用板件凈寬。板件凈寬應為扣除了相鄰板件厚度后的剩余寬度(圖5.2.2)。5.2.3當構件截面中受壓板件寬厚比大于表5.2.1-1規(guī)定的限值時，加勁板件、非加勁板件、中間加勁板件及邊緣加勁板件的有效厚度應按下式計算：對于非雙軸對稱截面中的非加勁板件或邊緣加勁板件，t。除按式(5.2.3-1)計算外，尚應滿足：式中te--—考慮局部屈曲的板件有效厚度；t——板件厚度；a?,α2-—-計算系數(shù)，應按表5.2.3取值；0cr——受壓板件的彈性臨界屈曲應力，應按第5.2.4條和第5.2.6條采用。表5.2.3計算系數(shù)α?,α?的取值系數(shù)硬化程度非加勁板件、邊緣加勁板件非焊接非焊接弱硬化強硬化弱硬化強硬化5.2.4受壓加勁板件、非加勁板件的彈性臨界屈曲應力應按下式計算：式中k—--受壓板件局部穩(wěn)定系數(shù)，應按第5.2.5條計算；v-——鋁合金材料的泊松比，v=0.3;b——板件凈寬，應按圖5.2.2采用；t——板件厚度。5.2.5受壓板件局部穩(wěn)定系數(shù)可按下列公式計算：1加勁板件：當1≥ψ>0時，當0≥ψ≥-1時，當ψ<一1時，式中ψ—壓應力分布不均勻系數(shù)，ψ=σmin/omax;Omax-—-受壓板件邊緣最大壓應力(N/mm2),Omin——受壓板件另一邊緣的應力(N/mm2),拉應力為負。2非加勁板件：1)最大壓應力作用于支承邊：當1≥ψ>0時，當0≥ψ>-1時，2)最大壓應力作用于自由邊：當1≥ψ≥-1時，取正值；取壓應力為正，5.2.6均勻受壓的邊緣加勁板件、中間加勁板件的彈性臨界屈曲應力計算應符合下列規(guī)定：1彈性臨界屈曲應力應按下式計算：式中ko——-均勻受壓板件局部穩(wěn)定系數(shù)；對于邊緣加勁板件，ko=0.425;對于中間加勁板件ko=4;η——加勁肋修正系數(shù)，用于考慮加勁肋對被加勁板件抵抗局部屈曲(或畸變屈曲)的有利影響。2加勁肋修正系數(shù)應按下列規(guī)定計算：1)對于邊緣加勁板件：2)對于有一個等間距中間加勁肋的中間加勁板件：3)對于有兩個等間距中間加勁肋的中間加勁板件：式中t——加勁肋所在板件的厚度，也即加勁肋的等效厚度；c——加勁肋等效高度；等效的原則是：加勁肋對其所在板件中平面的截面慣性矩與等效后的截面慣性矩相等，如圖5.2.6所示，虛線表示等效加勁肋。u-u為板件中面4)對于有兩道以上中間加勁肋的中間加勁板件，宜保留最外側兩道加勁肋，并忽略其余加勁肋的加勁作用，按有兩道加勁肋的情況計算。5)對于其他帶不規(guī)則加勁肋的復雜加勁板件：式中σer——假定加勁邊簡支情況下，該復雜加勁板件的臨界屈曲應力，宜按有限元法或有限條法計算；寸的加勁板件的臨界屈曲應力。可按式(5.2.6-1)(圖5.2.7)。當缺乏計算依據(jù)時，可忽略加勁肋的加勁作用，按不均勻受壓板件由第5.2.4條和第5.2.5條計算其臨界屈曲應力σe,再由第5.2.3條計算板件的有效厚度，但截面中加勁肋部分的有效厚度應取板件的有效厚度和對加勁部分按非加勁板件單獨計算的有效厚度中的較小值。第5.2.3條計算外，尚應按加勁板件和非加勁板件根據(jù)第5.2.3條分別計算各子板件及加勁肋的有效厚度te,并取各板件的最小有5.3焊接板件的有效厚度5.3.1對于焊接鋁合金構件，應考慮熱影響區(qū)內因材料強度降低造成的截面削弱，并應用有效截面概念計算截面的削弱程度。有效截面應根據(jù)有效厚度法進行計算，材料強度設計值不再進行折5.3.2熱影響區(qū)范圍內的板件有效厚度(圖5.3.2)應按下式計式中p按表3.3.1取值，bh?按第3.3.2條確定。5.4.1應按下述三種情況確定構件有效截面：1對于不滿足第5.2.1條寬厚比限值的非焊接受壓板件，應計算考慮局部屈曲影響的板件有效厚度te,并在板件受壓區(qū)范圍內以有效厚度te取代板件厚度t,但各板件根部連接區(qū)域或倒角部位應按全部有效處理(圖5.4.1-1)。2對于焊接受拉板件或滿足第5.2.1條寬厚比限值的焊接受壓板件，僅需按第5.3.2條計算有效厚度tc,haz,并在熱影響區(qū)內應以有效厚度te.lm取代板件厚度t。厚度t.取代板件厚度t;在受拉區(qū)范圍的熱影響區(qū)內應以有效厚度+5.4.2軸壓構件的有效截面應按第5.4.1條確定的各板件有效厚度計算〔圖5.4.2(a)〕。(a)軸壓構件(b)受彎構件5.4.3受彎構件及壓彎構件的有效截面應按第5.4.1條確定的各板件有效厚度計算〔圖5.4.2(b)〕。6受彎構件的計算式中Mx,M,——-同一截面處繞x軸和y軸的彎矩(對工字形截Wenx,Weny----對截面主軸x軸和y軸的較小有效凈截面模量，應同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)以及截面孔洞的影響；Yx,y,——截面塑性發(fā)展系數(shù)，應按表6.1.1采用；f——鋁合金材料的抗彎強度設計值。表6.1.1截面塑性發(fā)展系數(shù)Yx,Yy弱硬化強硬化X弱硬化強硬化6.1.2在主平面內受彎的構件，其抗剪強度應按下式計算：式中Vmax——計算截面沿腹板平面作用的最大剪力；S-—-計算剪應力處以上毛截面對中和軸的面積矩；I——毛截面慣性矩；tw-—-腹板厚度；fv——材料的抗剪強度設計值。6.2.1符合下列情況時，可不計算梁的整體穩(wěn)定性：1有鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上并與其牢固相連，能阻止梁受壓翼緣的側向位移時。2等截面工字形簡支梁受壓翼緣的自由長度l與其寬度b之比不超過表6.2.1所規(guī)定的數(shù)值時。表6.2.1等截面工字形簡支梁不需要計算整體穩(wěn)定性的最大l/b值跨中無側向支承點的梁跨中受壓翼緣有側向支承點的梁，不論對跨中無側向支承點的梁，1為其跨度；對跨中有側向支承點的梁，l為受壓翼緣側向支承點間的距離(梁的支座處視為有側向支承)。6.2.2當不滿足第6.2.1條時，在最大剛度平面內，受彎構件的整體穩(wěn)定性應按下式計算：式中M——繞強軸作用的最大彎矩；Wx--對強軸受壓邊緣的有效截面模量；9,-—梁的整體穩(wěn)定系數(shù)，應按附錄C計算。6.2.3梁的支座處，應采取構造措施防止梁端截面的扭轉。7軸心受力構件的計算1.1.1軸心受拉構件的強度應按下式計算：正應力；鋁合金材料的抗拉強度設計值；.N軸心拉力設計值；A.有效凈截面面積，對于受拉構件僅考慮焊接熱影響區(qū)和截面孔洞的影響。7,1,2鈾心受壓構件的強度應按下式計算：t中正應力；1鋁合金材料的抗壓強度設計值；N軸心壓力設計值；A..有效凈截面面積，對于受壓構件應同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)和截面孔洞的影響。7.1..鈾心受力構件中，高強度摩擦型螺栓連接處的強度應按下圳公式計算：式中n在節(jié)點或拼接處，構件一端連接的高強度螺栓數(shù)目；n所計算截面最外排螺栓處的高強度螺栓數(shù)目；A——毛截面面積。7.2.1實腹式軸心受壓構件的穩(wěn)定性應按下式計算：式中—軸心受壓構件的穩(wěn)定計算系數(shù)(取截面兩主軸計算系數(shù)中的較小者),應按第7.2.2條和第7.2.3條的式中η---修正系數(shù)，對需考慮板件局部屈曲的截面進行修正；截面中受壓板件的寬厚比小于等于表5.2.1-1及表5.2.1-2規(guī)定時，η=1;截面中受壓板件的寬厚比大于表5.2.1-1規(guī)定時，η.=A./A,A.為僅考慮局部屈曲影響的有效截面面7—焊接缺陷影響系數(shù)，按表7.2.2取用，若無焊接時，φ—-軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，應根據(jù)構件的長細比λ、鋁合金材料的強度標準值fa.2按附錄B取用。沿沿弱硬化合金強硬化合金構件長度方向縱向焊接其中A?=A-Ah(1--p),Ah為焊接熱影響區(qū)面積當λ≤0.2時：一0.22Z14(-ā續(xù)表7.2.2弱硬化合金強硬化合金沿截面方向橫向焊接7Ymax≥Ymin;h為截面高度，h=Ym構件長細比λ應按下式確定：lox,loy——構件對截面主軸x軸和y軸的計算長度；ix,iy-—構件毛截面對其主軸x軸和y軸的回轉半徑。7.2.3非焊接單軸對稱截面的軸心受壓構件的穩(wěn)定計算系數(shù)應式中η——截面非對稱性系數(shù)，應按表7.2.2取用。單軸對稱截面的構件，繞非對稱軸的長細比λ、仍應按式(7.2.2-2)計算，但繞對稱軸應取計及扭轉效應的下列換算長細比I——毛截面扇性慣性矩；8拉彎構件和壓彎構件的計算8.1.1彎矩作用在截面主平面內的拉彎構件和壓彎構件，其強度應按下式計算：式中N——軸心拉力或軸心壓力；M、,M.同一截面處繞截面主軸x軸和y軸的彎矩(對工Aen-—有效凈截面面積，應同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)以及截面孔洞的影響；Wenx,Weny——對x軸和y軸的有效凈截面模量，應同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)以及截面孔洞的影響；Yx,yy——截面塑性發(fā)展系數(shù)，應按表6.1.1采用；f——鋁合金材料的抗拉、抗壓和抗彎強度設計值。8.2.1彎矩作用在截面對稱軸平面內(繞x軸)的壓彎構件，其穩(wěn)定性應按下列規(guī)定計算：1彎矩作用平面內的穩(wěn)定性：式中N——所計算構件段范圍內的軸心壓力；A——毛截面面積；φx——彎矩作用平面內的軸心受壓構件穩(wěn)定計算系數(shù)，按第7.2.1條確定；M——所計算構件段范圍內的最大彎矩；Wiex—-在彎矩作用平面內對較大受壓纖維的有效截面模量，應同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)的影響；η弱硬化合金取0.75,強硬化合金取0.9;β——等效彎矩系數(shù)。2等效彎矩系數(shù)β,應按下列規(guī)定采用：1)框架柱和兩端支承的構件：a無橫向荷載作用時M?和M?為端彎矩，使構件產(chǎn)生同向曲率(無反彎點)時取同號；使構件產(chǎn)生反向曲率(有反彎點)時取異號，|M?|≥|M?|;b有端彎矩和橫向荷載同時作用時：使構件產(chǎn)生同向曲率2)懸臂構件和分析內力未考慮二階效應的無支撐純框架和弱支撐框架柱，β=1.0。3對于單軸對稱截面(T形和槽形截面)壓彎構件，當彎矩作用在對稱軸平面內且使翼緣受壓時，除應按式(8.2.1-1)計算外.尚應按下式計算：式中W對無翼緣端的有效截面模量，應同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)的影響；η.--—弱硬化合金取1.15,強硬化合金取1.25;A.——有效截面面積，應同時考慮局部屈曲和焊接熱影響區(qū)的影響。4對于雙軸對稱工字形(含H形)和箱形(閉口)截面的壓彎構件，其彎矩作用平面外的穩(wěn)定性應按下式計算：式中φ——彎矩作用平面外的軸心受壓構件穩(wěn)定計算系數(shù)，應按第7.2.1條確定；截面為1.0;M、所計算構件段范圍內的最大彎矩；η---—截面影響系數(shù)，閉口截面為0.7,開口截面為1.0。8.2.2彎矩作用在兩個主平面內的雙軸對稱工字形(含H形)和箱形(閉口)截面的壓彎構件，其穩(wěn)定性應按下列公式計算：式中9,φ,——--對強軸x-x和弱軸y-y的軸心受壓構件穩(wěn)定計算系數(shù)；9,9y—受彎構件整體穩(wěn)定系數(shù)，應按附錄C計算，對閉口截面均取1.0;Mx,M,——所計算構件段范圍內對強軸和弱軸的最大彎矩；W,Wy——-對強軸和弱軸的有效截面模量，應同時考慮局部屈曲、焊接熱影響區(qū)的影響；β·β--—等效彎矩系數(shù)，應按第8.2.1條彎矩作用平面內穩(wěn)定計算的有關規(guī)定計算。9.1緊固件連接9.1.1普通螺栓和鉚釘連接應按下列規(guī)定計算：1在普通螺栓或鉚釘受剪的連接中，每個普通螺栓或鉚釘?shù)某休d力設計值應取受剪和承壓承載力設計值中的較小者。受剪承載力設計值應按下列公式計算：普通螺栓(受剪面在栓桿部位)普通螺栓(受剪面在螺紋部位)鉚釘承壓承載力設計值應按下列公式計算：普通螺栓Nk=dΣt·f鉚釘N[=d?Ztf·l式中n-—--受剪面數(shù)日；d——螺栓桿直徑；de-—螺栓在螺紋處的有效直徑；d?--—-鉚釘孔直徑；Σt---在不同受力方向中一個受力方向承壓構件總厚度的較小值；fb,fk-—螺栓的抗剪和承壓強度設計值；f5,f[——-鉚釘?shù)目辜艉统袎簭姸仍O計值。2鋁合金鉚釘不應用于桿軸方向受拉的連接中。3當普通螺栓承受沿桿軸方向的拉力時，螺栓同時應能承受由于撬力引起的附加拉力。4在普通螺栓桿軸方向受拉的連接中，每個普通螺栓包括撬力引起附加力的承載力設計值，應取螺栓抗拉承載力設計值和螺栓頭及螺母下構件抗沖切承載力設計值中的較小者。螺栓抗拉承載力設計值應按下式計算：螺栓頭及螺母下構件抗沖切承載力設計值應按下式計算：式中de——螺栓在螺紋處的有效直徑；dm-——-為下列兩者中較小值：螺栓頭或螺母外接圓直徑與內切圓直徑的平均值；當采用墊圈時為墊圈的外徑；tp——螺栓頭或螺母下構件的厚度；fb-—--普通螺栓的抗拉強度設計值；fv——連接構件的抗剪強度設計值。5同時承受剪力和桿軸方向拉力的普通螺栓，應符合下列公式的要求：式中N.,N?——某個普通螺栓所承受的剪力和拉力；Nb,Nh,Nk--—一個普通螺栓的抗剪、抗拉和承壓承載力設計9.1.2高強度螺栓摩擦型連接應按下列規(guī)定計算：1在抗剪連接中，每個高強度螺栓的承載力設計值應按下式式中n?——傳力摩擦面數(shù)目；μ——摩擦面的抗滑移系數(shù)；P——一個高強度螺栓的預拉力，應按表9.1.2采用。表9.1.2一個高強度螺栓的預拉力P(kN)螺栓的性能等級螺栓公稱直徑(mm)8.8級10.9級2在螺栓桿軸方向受拉的連接中，每個高強度螺栓的承載力設計值應按下式計算：螺栓頭及螺母下構件抗沖切承載力設計值。3當高強度螺栓摩擦型連接同時承受摩擦面間的剪力和螺栓桿軸方向的外拉力時，其承載力按下式計算：式中N,N?——-某個高強度螺栓所承受的剪力和拉力；Nh,Nb一個高強度螺栓的受剪、受拉承載力設計值。9.1.3高強度螺栓承壓型連接應按下列規(guī)定計算：1承壓型連接高強度螺栓的預拉力P可按照表9.1.2采用。應清除連接處構件接觸面上的油污。2在抗剪連接中，承壓型連接高強度螺栓承載力設計值的計算方法可與普通螺栓相同。3在桿軸方向受拉的連接中，承壓型連接高強度螺栓承載力設計值的計算方法可與普通螺栓相同。4同時承受剪力和桿軸方向拉力的承壓型連接的高強度螺栓，應符合下列公式的要求：式中Ny,N,-——某個高強度螺栓所承受的剪力和拉力；Nb,Np,Nt---一個高強度螺栓的受剪、受拉和承壓承載力設計值。9.1.4在構件的節(jié)點處或拼接接頭的一端，當螺栓或鉚釘沿軸向受力方向的連接長度l?大于15d?時，應將螺栓或鉚釘?shù)某休d力設計值乘以折減系數(shù)當l?大于60du時，折減系數(shù)為0.7。9.1.5當受剪螺栓或鉚釘穿過填板或其他中間板件與構件連接，且填板或其他中間板件的厚度tp大于螺栓直徑d或鉚釘孔徑d。的1/3時，由式(9.1.1-1)、(9.1.1-2)及(9.1.1-3)計算所得的受剪承載力設計值應分別乘以折減系數(shù)或9.1.6當采用搭接或拼接板的單面連接傳遞軸心力時，因荷載偏心引起連接部位發(fā)生彎曲，不應采用鉚釘連接；采用螺栓連接時，螺栓頭及螺母下都應加墊圈以避免拉出破壞，且螺栓的數(shù)目應按計算增加10%。9.1.7螺栓連接的夾緊厚度或鉚釘連接的鉚合總厚度不宜超過螺栓直徑或鉚釘孔徑的4.5倍。9.1.8采用自攻螺釘、鋼拉鉚釘(環(huán)槽鉚釘)、射釘?shù)鹊倪B接計算應符合有關標準的規(guī)定。9.2.1鋁合金結構焊縫連接設計時，應驗算焊縫的強度、臨近焊縫的鋁合金構件焊接熱影響區(qū)的強度。焊縫的強度設計值宜大于鋁合金構件焊接熱影響區(qū)的強度設計值。9.2.2對接焊縫的強度計算應符合以下規(guī)定：1在對接接頭和T形接頭中，垂直于軸心拉力或軸心壓力的對接焊縫，其強度按下式計算：式中N——軸心拉力或軸心壓力；lw-——焊縫計算長度；采用引弧板時，計算長度為焊縫全長；未采用引弧板時，計算長度為焊縫全長減去2倍焊縫計算厚度；t——對接焊縫計算厚度；在對接接頭中為連接件的較小厚度；在T形接頭中為腹板的厚度；f",fc——對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。2在對接接頭和T形接頭中，平行于軸心拉力或軸心壓力的對接焊縫，其強度應按下式計算：式中fo——對接焊縫的抗剪強度設計值。3在對接接頭和T形接頭中，承受彎矩和剪力共同作用的對接焊縫，其正應力和剪應力應分別驗算；對同時受有較大正應力和剪應力的位置，還應驗算折算應力，并按下列公式驗算：9.2.3直角角焊縫的強度計算應符合以下規(guī)定：1直角角焊縫的設計承載力應滿足下列公式：式中on——垂直于焊縫有效截面的正應力；有效截面上垂直焊縫長度方向的剪應力；·有效截面上平行于焊縫長度方向的剪應力；1角焊縫的強度設計值。在通過焊縫形心的拉力、壓力或剪力作用下，可采用下列式物尊角焊縫的強度：面角焊縫(作用力垂直于焊縫長度方向):倒面角焊縫(作用力平行于焊縫長度方向):式中按焊縫有效截面計算，垂直于焊縫長度方向的應力；按焊縫有效截面計算，沿焊縫長度方向的剪應力；h.角焊縫計算厚度，直角角焊縫等于0.7h,h為焊腳1.角焊縫計算長度，對每條焊縫取其實際長度減去11正面角焊縫的強度設計值增大系數(shù)：對承受靜力荷伐的結構，β=1.22。(在通過焊縫形心的拉力、壓力和剪力的綜合作用下，可采用卜式驗尊角焊縫的強度：,3.4焊接熱影響區(qū)的強度計算應符合以下規(guī)定：1對接焊縫焊接熱影響區(qū)的臨界失效面應為焊縫焊趾處平種十焊律鈾線方向沿構件厚度的剖切面，角焊縫焊接熱影響區(qū)的輸辨生效面應為焊縫焊趾處平行于焊縫方向沿構件厚度的剖切面角焊締的焊腳熔合面(圖9.2.4)。(a)對接焊縫(b)搭接角焊縫(c)T形角焊縫2焊接熱影響區(qū)的設計強度應符合下述規(guī)定：軸心拉力(壓力)垂直于焊接熱影響區(qū)的臨界失效面：式中O—作用在臨界失效面，垂直于焊縫長度方向的正應fu,b構件焊接熱影響區(qū)的抗拉、抗壓和抗彎強度設計剪力平行于焊接熱影響區(qū)的臨界失效面：式中Tba-—-作用在臨界失效面，平行于焊縫長度方向的剪應f構件焊接熱影響區(qū)的抗剪強度設計值。軸心拉力(壓力)和剪力共同作用在焊接熱影響區(qū)的臨界失效10.1.2應采取必要的結構和構造措施以抵消或釋放溫度效受壓(b)最大容許間距(壓力)O受拉(c)最大容許間距(拉力)名稱位置和方向最大容許距離(mm)最小容許距離暴露于大氣或腐蝕環(huán)境下非暴露于大氣或腐蝕環(huán)境下中心間距中間排垂直內力方向14t或200(取兩者的較小值)14t或200(取兩者的較小值)順內力方向構件受壓力141或200(取兩者的較小值)14t或200(取兩者的較小值)構件受拉力142或200(取兩者的較小值)內排者的較小值)1.5倍〔28t或400(取兩者的較小值)中心至構件邊緣距離順內力方向12t或150(取兩者的較大值)垂直內力方向注：do為螺栓或鉚釘?shù)目讖?，t為外層較薄板件的厚度，單位：m釘直徑的1/4?；蜚T釘數(shù)不宜少于2個。10.3.4角焊縫高度h?不應小于兩焊件中較薄焊件母材厚度的70%,且不應小于3mm。角焊縫符合下列情況時，焊縫計算長度lw可采用全長范圍(圖10.3.4):圖10.3.4角焊縫內力分布2角焊縫內力沿焊縫全長不均勻分布，且符合8h?≤110.4.2鋁合金結構的防火措施可采用有效的水噴淋系統(tǒng)進行防護或消防部門認可的防火噴涂材料。10.4.3鋁合金結構的表面長期受輻射熱溫度達80℃以上時，應加隔熱層或采用其他有效的防護措施。h氧化膜厚度級別應按結構的使用環(huán)境和條件而定，應符合表AA15。對于大氣污染條件惡劣的環(huán)境或需要耐磨時氧化膜級別表10.5.3氧化膜厚度級別最小平均膜厚(μm)最小局部膜厚(um)11鋁合金面板11.1.1本章鋁合金面板的計算和構造規(guī)定適用于直立鎖邊板波紋板、梯形板沖壓成型的屋面板或墻面板(圖11.1.1)。(c)梯形板當腹板為曲面時，腹板凈長h為腹板起弧點間的直線長度；腹板傾角θ為腹板起弧點連線和底面的夾角。11.1.2直立鎖邊鋁合金面板可采用T形支托(圖11.1.2)作為連接支座。圖11.1.2T形支托1兩縱邊均與腹板相連且中間沒有加勁的受壓翼緣(圖11.1.1c),可按加勁板件(圖5.1.4b)由本規(guī)范第5.2.3條確定其可按中間加勁板件(圖5.1.4d)由本規(guī)范第5.2.3條確定其有效(圖11.1.3)。圖11.1.3加勁肋的簡化圖可按非加勁板件(圖5.1.4a)由本規(guī)范第5.2.3條確定其有效厚度。11.1.4一縱邊與腹板相連的弧形受壓翼緣(圖11.1.1b),應根11.1.5鋁合金面板中腹板的有效厚度應按本規(guī)范第5.2節(jié)的規(guī)11.1.6鋁合金面板的撓度應符合表4.4.1的規(guī)定11.2.1在鋁合金面板的一個波距的板面上作用集中荷我F時(圖11.2.1a),可按下式將集中荷載F折算成沿板寬力向的均布線荷載qr(圖11.2.1b),并按qre進行單個波距的有效截面的彎曲計算。η——折算系數(shù)，由試驗確定；無試驗依據(jù)時，11.2.2鋁合金面板的強度可取一個波距的有效截面，作為受彎構件按下列規(guī)定計算。檁條或T形支托作為連續(xù)梁的支座M=Wef(I1.2.2-2)式中M——截面所承受的最大彎矩，可按圖11.2.2的面板計算模型求得；M。——截面的彎曲承載力設計值；W。有效截面模量，應按第5.4節(jié)的規(guī)定計算。圖11.2.2鋁合金面板的強度計算模型P--集中荷載產(chǎn)生的作用于面板計算模型上的集中力；B—波距；g一板面均布荷載；p一由g產(chǎn)生的作用于面板計算模型上的線均布力11.2.3鋁合金面板T形支托的強度應按下式計算：f--—-支托材料的抗拉和抗壓強度設計值；R-—-支座反力；An-—-有效凈截面面積；t?——支托腹板最小厚度；L?-—支托長度。11.2.4鋁合金面板和T形支托的受壓和受拉連接強度應進行驗算，必要時可按試驗確定。11.3.1鋁合金面板中腹板的剪切屈曲應按下列公式計算：式中t——腹板平均剪應力(N/mm2);Tcr——腹板的剪切屈曲臨界應力；fv——抗剪強度設計值，應按表4.3.4取用；fo.2-——名義屈服強度，應按附錄表A-1、A-2取用；h/t——腹板高厚比。11.3.2鋁合金面板支座處腹板的局部受壓承載力，應按下式驗Rw=at2√fE(0.5+√0.02l./t)[2.式中R——支座反力；Rw——一塊腹板的局部受壓承載力設計值；a——系數(shù)，中間支座取0.12;端部支座取0.06;l.——支座處的支承長度，10mm<l.<200mm,端部支座f——鋁合金面板材料的抗壓強度設計值。11.3.3鋁合金面板T形支托的穩(wěn)定性可簡化為等截面柱模型(圖11.3.3b),簡化模型應按下式計算：式中R——支座反力；φ——軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)，應根據(jù)構件的長細比、鋁合金材料的強度標準值fo.2按附錄B取用；A——毛截面面積，A=tLs;t--—T形支托等效厚度，按(t?+t?)/2取值；t?-——支托腹板最大厚度。圖11.3.3形支托高度11.3.4計算鋁合金面板T形支托的穩(wěn)定系數(shù)時，其計算長度應按下式計算：式中μ—支托計算長度系數(shù)，可取1.0或由試驗確定；L-—支托計算長度。11.4.1鋁合金面板同時承受彎矩M和支座反力R的截面，應滿足下列要求：式中M.---截面的彎曲承載力設計值，M=W.f;W.---—有效截面模量，應按第5.4節(jié)的規(guī)定計算；Rw-——腹板的局部受壓承載力設計值，應按公式(11.3.2)計算。11.4.2鋁合金面板同時承受彎矩M和剪力V的截面，應滿足下列要求：11.5.1鋁合金屋面板和墻面板的厚度宜取0.6～3.0mm。鋁合支承構件有可靠的連接(圖11.5.2),搭接部位應設置防水堵頭，250mm;屋面坡度不小于1/10時，取200mm;件間距宜為700～800mm;對于低波鋁合金板，連接件間距宜為300～400mm。采用扣合式或咬合式連接時，應在檁條上設置與圖11.5.3固定支座連接附錄A結構用鋁合金材料力學性能凡采用的材料在表中未給出規(guī)定非比例伸長應合金牌號狀態(tài)產(chǎn)品類型厚度規(guī)定非比例伸長應力抗拉強度軋制板8軋制板合金牌號狀態(tài)產(chǎn)品類型厚度規(guī)定非比例伸長應力抗拉強度軋制板—O軋制板(冷軋帶軋制板冷軋帶合金牌號產(chǎn)品類型狀態(tài)直徑壁厚伸長應力抗拉強度伸長率(%)拉制管.(拉制管擠壓管、擠壓型材所有(所有拉制管所有合金牌號產(chǎn)品類型狀態(tài)直徑壁厚伸長應力抗拉強度伸長率(%)拉制管、擠壓管所有拉制管—所有擠壓管所有擠壓管、所有擠壓管、所有擠壓管所有所有所有所有所有所有所有所有所有合金牌號化學成分(%)單個合計 一—一—023456789001234567890附錄C受彎構件的整體穩(wěn)定系數(shù)受彎構件的整體穩(wěn)定系數(shù)應按下式計算：式中η-——構件的幾何缺陷系數(shù)，應按下式計算：(C-2)對于弱硬化合金：α=0.20,2=0.36;對于強硬化合金：α=0.25,X=0.30。Mr——彎扭穩(wěn)定臨界彎矩，應按下式計算：式中Iy——繞弱軸y軸的毛截面慣性矩；I.——-毛截面扇性慣性矩，對于T形截面、十字形截面、角形截面可近似取I=0;I,——毛截面扭轉慣性矩，若截面是由長度為h,和厚度為l——扭轉屈曲計算長度，取決于構件端部的約束條件，ly——梁的側向計算長度，l,=μbl,μ?為側向計算長度系數(shù)；在跨間無側向支撐時取1;跨中設一道側向支撐或跨間有不少于兩個等距布置的側向支撐時取0.5;e——橫向荷載作用點至剪心的距離，如圖C-1所示；當橫向荷載作用在剪心時ea=0;當荷載不作用在剪心且荷載方向指向剪心時ea為負，離開剪心時ea為正；β,——截面不對稱系數(shù)，應按下式計算：Ix——繞主軸x軸的毛截面慣性矩；y?！粜闹列涡牡呢Q向距離，當剪心到形心的指向與撓曲方向一致時取負，相反時取正；β?——臨界彎矩修正系數(shù)，取決于受彎構件上的荷載作用形式，應按表C-2取值；β?——荷載作用點位置影響系數(shù)，應按表C-2取值；β?—荷載形式不同時對單軸對稱截面的修正系數(shù)，應按支撐條件μ兩端支承2一端支承，另一端自由彎矩作用平面內荷載及支承情況彎矩圖計算長βF本規(guī)范用詞說明中華人民共和國國家標準 3.1結構鋁 3.3熱影響區(qū) 4基本設計規(guī)定 4.1設計原則 4.2荷載和荷載效應計算 4.3設計指標 4.4結構或構件變形的規(guī)定 4.5構件的計算長度和容許長細比 5.1一般規(guī)定 5.2受壓板件的有效厚度 5.3焊接板件的有效厚度 5.4有效截面的計算 6.2整體穩(wěn)定 7軸心受力構件的計算 7.1強度 7.2整體穩(wěn)定 8拉彎構件和壓彎構件的計算 8.2整體穩(wěn)定 9.1緊固件連接 9.2焊縫連接 10構造要求 10.1一般規(guī)定 10.2螺栓連接和鉚釘連接 10.3焊縫連接 11鋁合金面板 11.1一般規(guī)定 11.3穩(wěn)定 11.4組合作用 11.5構造要求 括的變形鋁及鋁合金的各類規(guī)格及其可能在結構上的應用制訂金牌號表示方法》GB/T16474、《變形鋁及鋁合金狀態(tài)代號》代號說明與應用F白由加工狀態(tài)件無特殊要求的產(chǎn)品，該狀態(tài)產(chǎn)品的力學性能不作規(guī)定退火狀態(tài)適用于經(jīng)完全退火獲得最低強度的加工產(chǎn)品H加工硬化狀態(tài)適用于通過加工硬化提高強度的產(chǎn)品，產(chǎn)品在加工硬化后可經(jīng)過(也可不經(jīng)過)使強度有所降低的附加熱處理T熱處理狀態(tài)(不同于F、(、H狀態(tài))適用于熱處理后，經(jīng)過(或不經(jīng)過)加工硬化達到穩(wěn)定狀態(tài)的產(chǎn)品1根據(jù)現(xiàn)行國家標準，螺栓的品種、規(guī)格及技術要求見表2。表2螺栓的品種、規(guī)格及技術要求國家標準規(guī)格范圍產(chǎn)品等級材料及性能等級栓C級》C級鋼：d≤39mm:3.6、4.6、d>39mm:按協(xié)議③非電解鋅粉覆蓋層M1.6~鋼：d<3:按協(xié)議；d>39mm:按協(xié)議③非電解鋅粉覆蓋層不銹鋼：d≤24mm:A2-70、d>39mm:按協(xié)議簡單處理2國外幾種主要的鋁合金結構規(guī)范關于螺栓材料選用的規(guī)3鋁合金結構連接中采用有預拉力的高強度螺栓應符合一定的適用條件，歐規(guī)和英規(guī)均規(guī)定了構件材料的名義屈服強度fo.2的最低值，歐規(guī)為200N/mm2,英規(guī)為230N/mm2。如不符合構件抗拉強度f.的3倍時，如不采取特別的構造措施(如采用較滑移系數(shù)很低，根據(jù)有關文獻研究約為0.10～0.15;而對鋁合金規(guī)定。當鋁合金構件材料的名義屈服強度fo.2≥200N/mm2時，可采用第9.1.2～9.1.3條中的設計公式計算連接節(jié)點的強度。度f0.2是否大于等于200N/mm2,均應通過試驗來測定連接節(jié)點4遵照以上原則，列入本規(guī)范條文并規(guī)定其強度設計值的螺栓材料、級別有：普通螺栓宜采用2B11、2A90鋁合金螺栓和處理的4.6級、4.8級C級鋼螺栓。高強度螺栓可采用具有可靠表面處理的8.8級、10.9級鋼螺栓，但在規(guī)范條文中對其強度設1鋁合金焊絲材料的選用，國家標準《鋁及鋁合金焊絲》準型鋁鎂焊絲5356和含硅5%的鋁硅焊絲4043,即國家標準《鋁及鋁合金焊絲》GB10858中的SAlMG-3(5356)種惰性氣體保護電弧焊，即MIG焊和TIG焊。由于TIG焊使用度小于或等于6mm的構件焊接。3.3.1本條是強制性條文，規(guī)定了焊接熱影響區(qū)的一般設計要熱影響區(qū)材料強度的降低可采用單一的折減系數(shù)p來考慮，般來說，熱影響區(qū)材料的名義屈服強度fo.2的折減程度比抗拉強度fu的折減程度更大一些。根據(jù)同濟大學所完成的采用MIG和的折減系數(shù)平均值為0.59,由拉伸試驗得到的fo.2的折減系數(shù)平均值為0.43,fu的折減系數(shù)平均值為0.62。歐洲規(guī)范給出的6061-T6合金fo.2及f。的折減系數(shù)分別為0.48和0.60。英國規(guī)規(guī)的規(guī)定比歐規(guī)偏于安全，故表3.3.1中6×××系列合金及5083合金的ph主要根據(jù)英規(guī)的規(guī)定值給出。在10℃以上的環(huán)境后熱影響區(qū)的強度僅能達到初始強度的20%,因此表3.3.1中3003及3004合金的Ph取0.20。建議3×××系列合金不宜采對于表3.3.1未列出的其他材料，可由試驗或參考其他國家于MIG焊和TIG焊。由于試驗焊件的最大厚度為16mm,因此僅規(guī)定了厚度在16mm以內焊件的熱影響區(qū)范圍。對于厚度超過3.3.3本條規(guī)定了鋁合金結構中考慮焊接熱影響效應的設計計4基本設計規(guī)定4.1.3承載能力極限狀態(tài)可理解為結構或構件發(fā)揮允許的最大及各種系數(shù)應符合專門規(guī)范的有關規(guī)定。對于正常使用極限狀是可以通過擠壓工藝生產(chǎn)型材的主要原因。文獻《鋁及鋁合金材料手冊》(武恭等編，科學出版社，1994)給出了常用建筑型材6063-T6和6061-T6合金在不同溫度下的典型抗拉力學性能，見表3所示。溫度抗拉強度名義屈服強度抗拉強度名義屈服強度4.2.1國內外目前對鋁合金結構抗震設計的研究還不深入。鋁合金結構抗震設計時，對幕墻結構可以按照現(xiàn)行有關國家行業(yè)標4.2.3梁柱連接一般采用剛性和鉸接連接。半剛性連接的彎矩-構設計時，這種連接形式的實驗數(shù)據(jù)或設計資料必須足以提供較4.2.4一階分析是針對未變形的結構進行平衡分析，不考慮變形對外力效應的影響。在分析結構內力以進行強度計算時，除少數(shù)特殊結構外，按一階分析通?？梢垣@得足夠精確的結果。二階效應是指結構變形對力的效應，如結構水平位移對豎向力的效應P-△,桿件撓度對軸力作用的效應P-8,桿件伸長或縮短產(chǎn)生的效應，彎曲使弦長減小的效應以及初始彎曲、初始傾斜產(chǎn)生的效應等。結構的變形將會在結構中引起附加內力，而附加內力的產(chǎn)生將會導致進一步的附加變形，如此往復。考慮二階效應的方法是用二階分析考慮變形對外力效應的影響，針對已變形的結構來進行平衡分析。鋁合金框架結構的精確分析應考慮二階效應。對于側移不是很大的框架或者計算精度要求不是很高的框架，其內力計算均可采用一階彈性分析的方法。一階彈性計算的結果對于一般的結構足夠精確。對于側移很大的框架或者計算精度要求很高的框架，其內力計算應當采用二階彈性分析的方法。本條對鋁合金框架結構的內力分析方法作出了具體規(guī)定，即所有框架結構(不論有無支撐結構)均可采用一階彈性分析方法計算框架桿件的內力，但對于的框架結構則推薦采用二階彈性分析確定，以提高計算精度。當采用二階彈性分析時，為配合計算精度，不論是精確計算或近似計算，亦不論有無支撐結構，均應考慮結構和構件的各種缺陷(如柱子的初傾斜、初偏心和殘余應力等)對內力的影響。其影響程度可通過在框架每層柱的柱頂作用有附加的假想水平力(概念荷載)Hni來綜合體現(xiàn)，見圖1。研究表明，框架層數(shù)越多，構件缺陷的影響越小。通過數(shù)值分析及與國外規(guī)范的比較，本規(guī)范采用了公式(4.2.4-1)計圖1假想水平力Hn本條對無支撐純框架在考慮側移對內力影響采用二階彈性分析時，提出了框架桿件端彎矩的計算方法。當采用一階分析時(圖2),框架桿端彎矩M?為：當采用二階分析時，框架桿端彎矩M為：式中Mb—一假定框架無側移時(圖2b)按一階彈性分析求得的各桿桿端彎矩；M?——框架各節(jié)點側移時(圖2c)按一階彈性分析求得的各桿桿端彎矩；αz;——考慮二階效應第i層桿件的側移彎矩增大系數(shù)α2i的所計算樓層及以上各層的水平荷載之和，不包括支座位移和溫度的作用。Hn+H?-Hai+H-十上述二階彈性分析的近似計算方法與國外的規(guī)定基本相同。該計算方法不僅可用于二階彎矩的計算，還可以用于二階軸力及剪力的計算。經(jīng)過大量具體實例驗算證明該方法具有較高的精度。數(shù)值計算表明，當時，該近似方法比較精確，彎矩的誤差不大于10%;而當(即αzi>1.33)時，誤差較大，應適當增加框架結構的側移剛度，使α?i≤1.33。時，說明框架結構的抗側移剛度較大，可忽略側移對內力分析的影響，故可采用一階分析法來計算框架內力，當然也不必考慮假象水平力Hm。4.3.1、4.3.2本條遵照現(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009和《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068的規(guī)定，鋁合金強度設計值根據(jù)強度標準值除以抗力分項系數(shù)求得，其中抗力分項系數(shù)根據(jù)以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法確定?？紤]到目前鋁合金材料力學性能指標的統(tǒng)計資料尚不充分，且大部分經(jīng)過熱處理和冷加工硬化處理后的合金材料強屈比較低，破壞時極限伸長率較小，安全儲備普遍低于鋼材，在計算鋁合金結構構件的抗力分項系數(shù)時目標可靠指標參照鋼結構構件承載能力極限狀態(tài)并相應提高一個等級，按β=3.7采用。按文獻《建筑結構概率極限狀態(tài)設計》(李繼華等，中國建筑工業(yè)出版社，1990),采用概率方法計算時，極限狀態(tài)方程為：R—SG一SQ=0式中R——結構抗力；SG-——恒載效應；Sq——可變荷載效應(可為樓面活載效應Si或風荷載效應Sw等)。影響結構構件抗力R的因素主要有：材料性能的不確定性Ωm,幾何參數(shù)的不確定性Ωa,計算模式的不確定性Ωp。其中：1材料性能的不確定性。主要取決于：1)試件的材料性能，按試件實測數(shù)據(jù)采用；2)構件材料性能與試件材料性能的差異。根據(jù)本規(guī)范編制組提供的1042根6061-T6合金試件以及來自日本的28根5083-H112合金試件的拉伸試驗結果，經(jīng)分析后得出其材性統(tǒng)計參數(shù)合金6061-T6:am=1.0738,8am=0.0992;合金5083-H112:pam=1.2985,δam=0.1374。2幾何參數(shù)的不確定性。主要取決于現(xiàn)有型材的生產(chǎn)工藝水平；由于缺乏充分的統(tǒng)計資料，計算中主要參考《鋁合金建筑型材》GB/T5237對截面尺寸允許偏差要求，按普通級標準，取方管3計算模式的不確定性?？紤]到鋁合金結構計算理論與鋼結構計算理論的近似性，計算模式2p的統(tǒng)計特性可?。壕C合上述三種主要因素，擠壓鋁合金構件抗力的統(tǒng)計參數(shù)可按下式計算：由此計算得到的不同材料、不同受力狀態(tài)下的抗力統(tǒng)計特性見表4所示。表4鋁合金構件抗力統(tǒng)計特性受力狀態(tài)軸心受壓偏心受壓作用效應S的統(tǒng)計參數(shù)參照現(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)設計基準期為50年，表5列出了部分調整后的常見荷載統(tǒng)計參數(shù)。表5荷載統(tǒng)計參數(shù)分布類型正態(tài)樓面活載L(辦)極值I型樓面活載L(住)極值I型極值I型雪荷載極值I型結構計算中，恒十活是基本荷載組合。目標可靠指標主要是在分析G+L(辦),G+L(住)和G+W三種荷載效應組合的基礎上經(jīng)優(yōu)化方法確定的；其中G表示恒載，L表示活載，W表示風荷載。由于辦公樓和住宅活荷載的統(tǒng)計參數(shù)不同，所以分開考慮。表6列出了采用優(yōu)選法按不同合金牌號、不同受力狀態(tài)計算的抗力分項系數(shù)Yk。計算中考慮了G+L(辦),G+L(住)和G+W三種荷載效應組合，荷載效應比值取p=SQk/SGk=0.25,0.5,1.0,鋁合金牌號鋁合金結構構件的抗力分項系數(shù)Yk為1.2。為1.3。及鋁合金軋制板材》GB/T3880-1997;《鋁及鋁合金冷軋帶材》GB/T8544---1997。附錄A表A-金的化學成分參照《變形鋁及鋁合金化學成分》GB/T3190—4.3.4表4.3.4中的材料強度設計值是根據(jù)材料的力學性能標計值應按附錄A給出的材料力學性能標準值按以下各式計算后取5的整數(shù)倍采用：連接類型材料級別普通螺栓(鋼)鉚釘(鋼)I類孔Ⅱ類孔抗剪強度設計值fb(r承壓強度設計值fh)注：1廠普通螺栓抗拉強度(公稱值);fi鉚釘抗拉強度；fu鋼材抗拉強度端距=2do確定的。2)歐規(guī)：參照歐規(guī)內容，經(jīng)調整得出與鋼規(guī)相同的形式。歐規(guī)中各項強度設計值與材料機械性能值的關系式，如表8所表8普通螺栓、鉚釘連接強度設計值與材料機械性能關系(歐規(guī)變換為鋼規(guī)設計公式形式)連接類型材料級別或牌號鋼不銹鋼鋁合金鋁合金抗剪強度設計值fb不推薦使用承壓強度設計值fbín)3)英規(guī)：參照英規(guī)內容，經(jīng)調整得出與鋼規(guī)相同的形式。英規(guī)中各項強度設計值與材料機械性能值的關系式，如表9所表9普通螺栓、鉚釘連接強度設計值與材料機械性能關系(英規(guī)變換為鋼規(guī)設計公式形式)連接類型材料級別或牌號普通螺栓鋼不銹鋼鋁合金鋼鋁合金抗剪強度設計值fb(r)抗拉強度設計值fb(r)承壓強度設計值fb(r注：1fb(鋁合金螺栓(鉚釘)抗拉強度(最小值);fbir)數(shù)在內的螺栓、鉚釘抗剪承載力和抗拉承載力的總安全系數(shù)為值取1.35,則可以得出螺栓、鉚釘抗剪和抗拉強度的材料分項系表10普通螺栓、鉚釘連接強度設計值與材料機械性能關系(美規(guī)變換為鋼規(guī)設計公式形式)連接類型材料牌號普通螺栓(鋁合金)鉚釘(鋁合金)6061-T6抗拉強度設計值fb(r)無規(guī)定4根據(jù)表7～表10各國規(guī)范中普通螺栓、鉚釘連接強度設表11中的材料機械性能指標取自表4.3.4鋁合金材料的室溫力GB3196,計算所得的強度設計值均取5的整數(shù)倍。6063A-T5和螺栓的材料、性能等級和構件鋁合金的牌號螺栓鋁合金不銹鋼鋼4.8級鋁合金續(xù)表11螺栓的材料、性能等級和構件鋁合金的牌號構件鋁合金1歐規(guī)中規(guī)定的焊縫金屬特征強度值如表12所示，焊縫金屬特征強度的抗力分項系數(shù)為1.25。英規(guī)中規(guī)定的焊縫金屬特征強度值如表13所示，表中未區(qū)分焊縫金屬的不同：對6061、6063合金，表中值是采用4043A或5356焊絲得到的焊縫金屬特征強度值；對5083合金，表中值是采用5556A或5356焊絲得到的焊縫金屬特征強度值，焊縫金屬特征強度的抗力分項系數(shù)為表12焊縫金屬特征強度值(N/mm2)(歐規(guī))特征強度焊縫金屬母材合金牌號3如果焊縫金屬為5056A,5556A,或5183合金可采用焊縫金屬特征強度母材合金牌號非熱處理合金熱處理合金保證安全的。因此，參考表12和表13,可得焊縫的強度設計值，如表14所示。表中強度設計值取歐規(guī)和英規(guī)的較小值，并取5的表14焊縫的強度設計值(N/mm2)牌號及狀態(tài)焊絲型號對接焊縫強度設計值?歐規(guī)英規(guī)5關于焊縫質量等級和工藝評定可參考現(xiàn)行國家行業(yè)標準4.4.1本條規(guī)定了結構或構件變形的容許值。歐規(guī)中規(guī)定承受風荷載標準值作用下，框架柱頂水平位移不宜超過H/400。因4.5.3鋁合金平板網(wǎng)架和曲面網(wǎng)架是指采用鉸接節(jié)點的網(wǎng)格結較少?？紤]到以上情況并參照國家標準《鋼結構設計規(guī)范》寬厚比的1/2,參考條文第5.2.1條),設計出的截面不很經(jīng)濟；另經(jīng)驗的基礎上(如歐規(guī)和英規(guī)都容許利用板件的屈曲后強度),本5.1.2本規(guī)范采用有效截面法考慮焊接熱影響效應對構件承載折算系數(shù)p=te/t=be/b,由于按各自簡化模型確定的截面中和軸位置和有效截面模量等參數(shù)有所不同，求得的截面承載力也會略有差異，如圖3所示；經(jīng)比較，按有效厚度法計算出的構件承載力略高于有效寬度法的計算結果，但兩者均低于數(shù)值分析的5.1.4板件分類主要依據(jù)《冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范》GBn值應由材性試驗確定，目前各國規(guī)范一般都不提供n值。這樣，直接利用n值來區(qū)分弱硬化合金和強硬化合金很難實現(xiàn)。一般較大。本規(guī)范采用歐規(guī)的相應公式計算了附錄A中各種鋁5.2.3本條中式(5.2.3-1)由受壓板件有效寬度的winter公式到軸壓非雙軸對稱構件中的非加勁板件或邊緣加勁板件(例如槽形截面或C形截面的翼緣以及角形截面的外伸肢)受壓屈曲后，5.2.6、5.2.7加勁肋修正系數(shù)η用于計算加勁肋對受壓板件局部屈曲承載力的提高作用。第5.2.6條給出了常見三種加勁形式為例，圖4繪出了加勁肋厚度與板件厚度相同時板件寬厚比β=以取屈曲半波長度與寬度的比值l/b=7來確定邊緣加勁板件的屈曲系數(shù)k。圖5是板件屈曲半波長度等于7倍板寬時，板件寬加勁肋高厚比的關系。由圖可見，式(5.圖5邊緣加勁板件在不同寬厚比情況下的屈曲系數(shù)得屈曲系數(shù)k和加勁肋修正系數(shù)η。在此情況下，η應按式式(5.2.6-5)中取指數(shù)為0.8而非1.0,這樣做是偏于保守的。在板件的最終有效厚度應取上述有效厚度和將其作為整體按第工字形截面腹板和翼緣交界處),迭代計算可能發(fā)生振蕩不易收按第5.4.1條第3款確定腹板的有效截面。4根據(jù)第3步確定的腹板有效截面再次計算中和軸位5重復步驟第3、4步直至兩次計算的腹板有效截面厚度及6根據(jù)最后確定的中和軸位置及各受壓板件的有效截面計算有效截面慣性矩Ie及有效截面模量We,We為距6受彎構件的計算性，故式(6.1.1)中引進了截面塑性發(fā)展系數(shù)Yx,Yy。但是應該指出：對于鋁合金結構而言，截面抵抗彎矩不僅取決于截面塑性抵抗矩，還與材料的非彈性性能有關。文獻《鋁合金結構》(意大利馬佐拉尼著)的研究認為：Yx,Yy的取值原則應是：保證梁在均勻彎曲作用下，跨中殘余撓度v,小于其跨長的1%。當采用材料名義屈服強度計算截面抵抗彎矩時，即按確定的截面塑性發(fā)展系數(shù)y,yy往往小于1。這是因為根據(jù)鋁合金材料的σ~ε關系，應力區(qū)間f<o<fo.2是在非彈性范圍內的。當截面邊緣應力達到fo.2再卸載時，結構已經(jīng)發(fā)生殘余變形。按上述原則確定的工字截面的塑性發(fā)展系數(shù)γ'如圖6、圖7所示。圖中L為梁長，h為梁高度，αp=W,/W為截面形狀系數(shù)，Wp為塑性截面模量，W為彈性截面模量。由圖可見，在跨高比較大，形狀系數(shù)較小和材料為弱硬化合金的情況下，滿足跨中殘余撓度要求的y'往往小于1。但考慮到式(6.1.1)中采用了強度設計值f=fo.2/Yr,而變形驗算針對正常使用極限狀態(tài)，通常采用強度標準值，故最后確定的截面塑性發(fā)展系數(shù)可適當放寬，即當塑性發(fā)展系數(shù)小于1時L/