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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(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，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(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，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(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)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(chǎn)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.抗力變異系數(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(diào)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?；钍腔竞奢d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)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(jù)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(jù)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(jù)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(jù)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(jù)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(diào)整 因為國內(nèi)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(jù)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(jù)受拉構件且端距 2d0確定的.2。歐規(guī),參照歐規(guī)內(nèi)容,經(jīng)調(diào)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，孔洞端距.中距，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(nèi)容,經(jīng)調(diào)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(jīng)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(nèi)容、經(jīng)調(diào)整得出與鋼規(guī)相同的形式，根據(jù)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(nèi)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(jù)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(jù)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(jù)歐規(guī) 鋼螺栓強度設計值計算式依據(jù)鋼規(guī)。鋁合金鉚釘強度設計值計算式依據(jù)美規(guī)，構件承壓強度設計值計算式取值依據(jù)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(jù)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(nèi)的材料生產(chǎn)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,