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4,3，設計指標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、GB。50009和，建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準.GB。50068的規(guī)定，鋁合金強度設計值根據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)根據以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法確定 考慮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。式中 R.結構抗力。SG 恒載效應。SQ?？勺兒奢d效應.可為樓面活載效應SL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)據采用，2.構件材料性能與試件材料性能的差異，根據本規(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,經分析后得出其材性統(tǒng)計參數(shù)為、合金6061,T6。μΩm，1、0738。δΩm。O 0992，合金5083,H112,μΩm.1。2985、δΩm,0,1374.2,幾何參數(shù)的不確定性.主要取決于現(xiàn)有型材的生產工藝水平，由于缺乏充分的統(tǒng)計資料、計算中主要參考,鍋合金建筑型材,GB,T 5237對截面尺寸允許偏差要求.按普通級標準,取方管和H形兩種型材計算截面幾何參數(shù)統(tǒng)計特性.得μΩa、1，00。δΩa、0 05。3，計算模式的不確定性.考慮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Ωp的統(tǒng)計特性可取 軸心受拉、μΩp 1 05.δΩp、0,07。軸心受壓.μΩp 1、03、δΩp。0,07。偏心受壓 μΩp.1。12、δΩp,0,10，綜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,抗力均值.μR。μΩp,μΩm、μΩa?？沽ψ儺愊禂?shù)、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，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)范，GB,50009，2001 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)，結構計算中、恒，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)弧 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ρ。SQK,SGK。0,25。0,5，1、0、2、0四種情況、表6、抗力分項系數(shù)γR，考慮到鋁合金材性實驗的統(tǒng)計數(shù)據有限.為安全起見,統(tǒng)一取鋁合金結構構件的抗力分項系數(shù)γR為1.2,考慮到在計算局部強度時計算模式不確定性的變異性更大、并且目標可靠指標也應適當提高 偏于安全地取抗力分項系數(shù)γR為1.3、4,3、3.現(xiàn)行國家標準給出的各牌號及狀態(tài)下鋁合金板材.帶材 棒材.擠壓型材、管材 拉制管材的材料強度標準值可能略有不同.設計中可根據具體情況按附錄A采用.或按相應的國家標準采用 附錄A表A 1中鋁合金的力學性能參照以下國家標準，鋁及鋁合金軋制板材,GB、T，3880。1997，鋁及鋁合金冷軋帶材，GB。T。8544.1997、附錄A表A 2中鋁合金的力學性能參照以下國家標準.鋁及鋁合金擠壓棒材，GB。T、3191、1998。鋁及鋁合金拉。軋，制無縫管，GB、T,6893，2000、鋁及鋁合金熱擠壓管.GB。T，4437.2000、鋁合金建筑型材。GB。5237 2000、工業(yè)用鋁及鋁合金熱擠壓型材,GB，T，6892。2000、附錄A表A。3中鋁合金的化學成分參照.變形鋁及鋁合金化學成分，GB.T，3190,1996、4,3，4，表4 3。4中的材料強度設計值是根據材料的力學性能標準值除以抗力分項系數(shù)得到的，為便于設計應用。將得到的數(shù)值取5的整數(shù)倍，當采用附錄A中的其他鍛造鋁合金材料時.強度設計值應按附錄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.抗拉 抗壓和抗彎強度設計值，f、f0、2,1 2.抗剪強度設計值，fv，f.3,熱影響區(qū)抗拉、抗壓和抗彎強度設計值，fu、haz，ρhazfu，1，3 熱影響區(qū)抗剪強度設計值 fu haz。fv.haz，34 3.5 本條規(guī)定了鋁合金結構普通螺栓,鉚釘連接的強度設計值、1，關于鋁合金結構普通螺栓 鉚釘連接的可靠度研究由于資料和試驗數(shù)據的缺乏 尚無法進行統(tǒng)計分析，因此也無法直接按統(tǒng)計方法得出連接的各項強度設計值。制定鋼規(guī)時，對于連接的強度設計值是采用舊規(guī)范TJ，17 74的容許應力進行轉化換算而得到的.同時根據當時的研究成果并參照前蘇聯(lián)1981年鋼結構規(guī)范進行了局部調整,因為國內沒有關于鋁合金結構的規(guī)范。連接材料的種類.級別相當繁雜 原始資料和試驗數(shù)據幾乎沒有,確定出適當?shù)倪B接強度設計值就更為困難,因此.本規(guī)范中鋁合金結構普通螺栓.鉚釘連接強度設計值的確定方法。是采用比較國外幾種主要的鋁合金結構規(guī)范,即歐規(guī).英規(guī).美規(guī)以及鋼規(guī)設計公式的形式和設計強度指標的取值、并通過比較普通螺栓 鉚釘?shù)膹姸仍O計值與材料機械性能值的關系式得出的，2，普通螺栓.鉚釘連接強度設計值與材料機械性能值的相關關系式，1，鋼規(guī),普通螺栓、鉚釘連接強度設計值與材料機械性能值的關系。如表7所示,表7、普通螺栓 鉚釘連接強度設計值與材料機械性能關系,鋼規(guī)，注.1.普通螺栓抗拉強度.公稱值 鉚釘抗拉強度，fu鋼材抗拉強度，最小值 2，因鋼規(guī)設計公式未考慮撬力的影響.表中的取值考慮了20。的折減,3,與構件受力性質和螺栓.鉚釘、孔洞端距有關。鋼規(guī)是根據受拉構件且端距，2d0確定的 2.歐規(guī),參照歐規(guī)內容、經調整得出與鋼規(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所示 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 注、1 普通螺栓抗拉強度,最小值、鉚釘抗拉強度 最小值,fu鋁合金抗拉強度.最小值 2,毆規(guī)在計算沿桿軸方向受拉的連接時.除需要驗算螺栓的抗拉強度外。還需驗算螺栓頭,螺母對鋁合金構件的抗沖切強度,由于鋁合金構件的強度可能會比螺栓的強度低很多 因此抗沖切驗算是很有必要的.但為了仍可采用類似鋼規(guī)設計公式的形式、本次規(guī)范條文將抗沖切驗算單獨提出,并且為便于同表7中各項進行比較.將表中也作了20，的折減以補償未考慮撬力的不利影響 3。歐規(guī)中構件承壓強度的計算較為復雜，同螺栓 鉚釘?？锥炊司唷Ｖ芯?、以及螺栓，鉚釘，和鋁合金構件的抗拉強度比值有關,一般情況下螺栓.鉚釘,的抗拉強度均遠大于鋁合金的抗拉強度 可不必考慮這一因素的影響。表中取值是按照構造要求的最小容許距離.即端距。2d0.中距.2.5d0確定的,3,英規(guī) 參照英規(guī)內容 經調整得出與鋼規(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所示、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，注、1、鋁合金螺栓 鉚釘.抗拉強度。最小值、鋼螺栓。鉚釘 屈服強度、最小值.不銹鋼螺栓強度代表值。2、fp鋁合金強度代表值,3、英規(guī)中抗拉強度設計值取值較低，是因為其中已經考慮了撬力作用的不利影響，4。英規(guī)中構件承壓強度的計算較為復雜 同螺栓.鉚釘、孔洞端距 構件與螺栓。鉚釘.桿直徑比值有關，當端距。2d0時 表中所列為的最小值。4。美規(guī),參照美規(guī)內容.經調整得出與鋼規(guī)相同的形式、根據美規(guī)Part、1鋁合金結構設計.容許應力設計法,包括荷載分項系數(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2、34,根據我國荷載規(guī)范。如作用在結構上的荷載分項系數(shù)平均值取1,35、則可以得出螺栓 鉚釘抗剪和抗拉強度的材料分項系數(shù)為1.73、螺栓 鉚釘?shù)目辜魪姸仍O計值與抗拉強度設計值與材料機械性能值的相關關系 如表10所示，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。注，1.普通螺栓抗拉強度.普通螺栓抗剪強度,鉚釘抗剪強度，2.取值作了20。的折減以補償未考慮撬力的不利影響.3，歐規(guī)明確規(guī)定鉚釘連接應設計為可傳遞剪力和壓力。并要求盡量避免使鋁合金鉚釘承受拉力，英規(guī)明確規(guī)定鋁合金鉚釘不得承受拉力荷載,美規(guī)中僅給出了鋁合金鉚釘?shù)目辜魪姸仍O計值 因此,參考以上國外規(guī)范 本規(guī)范規(guī)定鋁合金鉚釘只可用于受剪連接中.故對鋁合金鉚釘?shù)目估瓘姸仍O計值不作規(guī)定。4,根據表7，表10各國規(guī)范中普通螺栓.鉚釘連接強度設計值與材料機械性能值的計算式，本規(guī)范按表11計算普通螺栓,鉚釘?shù)膹姸仍O計值、表中鋁合金、不銹鋼螺栓強度設計值計算式依據歐規(guī)、鋼螺栓強度設計值計算式依據鋼規(guī)，鋁合金鉚釘強度設計值計算式依據美規(guī)，構件承壓強度設計值計算式取值依據歐規(guī)、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學性能值以及現(xiàn)行國家標準。緊固件機械性能有色金屬制造的螺栓。螺釘，螺柱和螺母、GB。T,3098,10，緊固件機械性能.不銹鋼螺栓 螺釘和螺柱.GB.T 3098、6，緊固件機械性能、螺栓、螺釘和螺柱.GB,T，3098。1、現(xiàn)行國家標準、鉚釘用鋁及鋁合金線材。GB 3196。計算所得的強度設計值均取5的整數(shù)倍 6063A、T5和6063A，T6的抗拉強度均取厚度大于10mm時的較小值,4。3，6,本條規(guī)定了鋁合金結構焊縫的強度設計值，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1 3。英規(guī)中還規(guī)定 如焊接工藝及過程不符合BS。4870標準的要求,則抗力分項系數(shù)應提高到1、6、以上兩種規(guī)范均未區(qū)分MIG和TIG焊接工藝對焊縫強度的影響.表12,焊縫金屬特征強度值、N，mm2，歐規(guī),注 1 對于采用6060。T5合金的擠壓型材及厚度5mm，t,25mm的材料.上述值應減小為140N、mm2,2，對于5754合金可采用5454合金的設計值，對于6063合金可采用6060合金的設計值、3。如果焊縫金屬為5056A,5556A.或5183合金可采用焊縫金屬為5356合金的設計值、4。如果焊縫金屬為4047A或3103合金可采用焊縫金屬為4043A合金的設計值 5，對于兩種不同種類合金的焊接。焊縫金屬的特征強度應采用較小值。表13。焊縫金屬特征強度值,N,mm2 英規(guī)，注。對于兩種不同種類合金的焊接。焊縫金屬的特征強度應采用較小值，2 對于特定的母材與焊縫金屬的組合,歐規(guī)和英規(guī)僅規(guī)定了焊縫金屬的強度特征值.并通過具體的設計公式來體現(xiàn)對接焊縫與角焊縫設計強度的區(qū)別.本規(guī)范在形式上以參照鋼規(guī)為基本原則 因此分別給出對接焊縫和角焊縫的強度設計值.3。同一種鋁合金母材選用不同的焊縫金屬 焊縫的強度設計值是不同的.對于6061,6063及6063A合金、通常情況下按強度要求宜選用SAIMG 3、5356、焊絲，該種焊接組合焊縫強度較高、但由于6。系列合金具有較強的裂紋熱敏感性,當首先需要考慮控制裂紋數(shù)量和尺寸 以及耐腐蝕的要求較高時。宜選用抗熱裂性能較好的SAISi,1。4043,焊絲，但應注意。選用4043焊絲,焊縫金屬在陽極氧化后呈灰黑色、鋁合金母材在陽極氧化后呈銀白色、二者色差較為明顯 當要求結構美觀時應慎用。而當母材為5083合金時 焊接時只能采用SAIMG、3，5356。焊絲。4，根據同濟大學完成的母材為6061 T6,焊絲分別采用5356及4043的鋁合金結構對接焊縫和角焊縫試驗，得到的焊縫特征強度平均值均稍大于歐規(guī)及英規(guī)的規(guī)定值，這說明在國內的材料生產和焊接加工條件下，采用歐規(guī)或英規(guī)的焊縫特征強度值、是可以保證安全的、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的整數(shù)倍.表14。焊縫的強度設計值.N，mm2，注,1，對接焊縫抗壓強度設計值.2 對接焊縫抗剪強度設計值。3。角焊縫抗拉、抗壓和抗剪強度設計值 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 鋁及鋁合金焊接技術規(guī)程。HGJ。222,