铝合金结构技术标准（征求意见稿）.doc

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1、铝合金结构技术标准（征求意见稿）铝合金结构技术标准编制组2019年9月目 录1 总则 (4)2 术语和符号(5)2.1术语 (5)2.2符号 (7)3 材料 (10)3.1结构铝 (10)3.2连接(10)3.3热影响区(11) 3.4 表面处理与维护(12) 3.5 与其他材料接触(12)4 基本设计规定 (13)4.1设计原则 (13)4.2荷载、作用与效应计算(13)4.3设计指标 (13)4.4结构或构件变形的规定 (17)4.5构件的计算长度和容许长细比(18)5 构件的有效截面(21)5.1一般规定 (21)5.2受压板件的有效厚度 (21)5.3焊接板件的有效厚度 (24)5.4

2、有效截面的计算 (25)6 受弯构件的计算 (27)6.1强度(27)6.2整体稳定(28)7 轴心受力构件的计算 (29)7.1强度 (29)7.2整体稳定(31)8 拉弯构件和压弯构件的计算(33)8.1强度 (33)8.2整体稳定(33)9 面板 (36)9.1一般规定(36)9.2 强度 (37)9.3 稳定(38)9.4 组合作用(39)9.5 构造要求(40)10 连接计算与构造 (41)10.1紧固件连接计算(41)10.2紧固件连接构造(47)10.3焊缝连接计算(49)10.4焊缝连接构造(51)11 网格结构(52)11.1结构形式与布置(52)11.2结构分析与验算(52

3、)11.3节点设计与验算(53)12 门式刚架和框架结构(62)12.1结构形式与布置(62)12.2结构分析与验算(63)12.3节点设计与验算(64)13 塔架结构(67)13.1结构形式与布置(67)13.2结构分析与验算(67)13.3节点设计与验算(68)14 人行桥梁(70)14.1结构形式与布置(70)14.2结构分析与验算(70)14.3节点设计与验算(73)15 施工质量验收 (74)15.1原材料及成品进场(74)15.2零部件加工工程(75)15.3连接工程(78)15.4安装工程(80)15.5分部（子分部）工程竣工验收(82)附录A 结构用铝合金材料力学性能(84)附

4、录B 轴心受压构件的稳定系数(89)附录C 受弯构件的整体稳定系数(91)附录D 铝合金结构分部（子分部）工程有关安全及功能的检验和见证检测项目(94)附录E 铝合金结构分部（子分部）工程有关观感质量检查项目(95)附录F 铝合金结构分项工程检验批质量验收记录表(96)1 总 则1.0.1 为在铝合金结构设计和施工中贯彻执行国家的技术经济政策，加强和统一铝合金结构工程施工质量的验收，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本标准。1.0.2 本标准适用于空间网格、门式刚架和框架、塔架、人行桥、幕墙等铝合金建筑物和构筑物的设计和施工质量验收，不适用于直接受疲劳动力荷载作用的承重结构。1.

5、0.3 设计铝合金结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构构件在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，并符合防火、防腐蚀要求。1.0.4 铝合金结构工程施工中采用的工程技术文件、承包合同文件对施工质量验收的要求不得低于本标准的规定。1.0.5 铝合金结构的设计和施工质量验收，除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。2 术语和符号2.1 术 语2.1.1 强度 strength构件截面材料或连接抵抗破坏的能力。强度计算是防止结构构件或连接因材料强度被超过而破坏的计算。2.1.2 强度标准值 characteristic value of str

6、ength国家标准规定的铝材名义屈服强度（规定非比例伸长应力）或抗拉强度。2.1.3 强度设计值 design value of strength铝合金材料或连接的强度标准值除以相应抗力分项系数后的数值。2.1.4 屈曲 buckling杆件或板件在轴心压力、弯矩、剪力单独或共同作用下突然发生与原受力状态不符的较大变形而失去稳定。2.1.5 承载能力 load-carrying capacity结构或构件不会因强度、稳定等因素破坏所能承受的最大内力，或达到不适应于继续承载的变形时的内力。2.1.6 一阶弹性分析 the first order elastic analysis 不考虑结构几何非

7、线性效应对内力产生的影响，根据未变形的结构建立平衡条件，按弹性阶段分析结构内力及位移。2.1.7 二阶弹性分析 the second order elastic analysis考虑结构几何非线性效应对内力产生的影响，根据变形后的结构建立平衡条件，按弹性阶段分析结构内力及位移。2.1.8 有效厚度 effective thickness考虑受压板件屈曲后强度以及焊接热影响区效应对构件承载力进行计算时，板件的折减计算厚度。2.1.9 加劲板件 stiffened elements两纵边均与其他板件相连的板件。2.1.10 非加劲板件 unstiffened elements一纵边与其他板件相连，

8、另一纵边为自由的板件2.1.11 边缘加劲板件 edge stiffened elements一纵边与其他板件相连，另一纵边由符合要求的边缘卷边加劲的板件。2.1.12 中间加劲板件 intermediate stiffened elements中间加劲板件是指带中间加劲肋的加劲板件。2.1.13 子板件 sub-elements子板件是指一纵边与其他板件相连，另一纵边与中间加劲肋相连或两纵边均与中间加劲肋相连的板件。2.1.14 整体稳定 overall stability在外荷载作用下，对整个结构或构件能否发生屈曲或失稳的评估。2.1.15 计算长度 effective length构件在

9、其有效约束点间的几何长度乘以考虑杆端变形情况和所受荷载情况的系数而得的等效长度，用以计算构件的长细比。计算焊缝连接强度时采用的焊缝长度。2.1.16 长细比 slenderness ratio构件计算长度与构件截面回转半径的比值。2.1.17 换算相对长细比 equivalent relative slenderness ratio在轴心受压构件的整体稳定计算中，按临界力相等的原则，将弯扭或扭转失稳换算为弯曲失稳时采用的相对长细比。2.1.19 环槽铆钉 ring groove rivets杆部具有一系列同轴环槽的铆钉，套环通过塑性变形与铆钉杆固定。2.1.20 钨极氩弧焊 gas tungs

10、ten arc welding使用钨极的氩弧焊，又称非熔化极氩弧焊、TIG焊。2.1.21 熔化极氩弧焊 gas metal arc welding使用熔化电极的氩弧焊，又称MIG焊。2.1.22 焊接热影响区 heat affected zone母材受焊接热影响效应作用的范围，简称HAZ。2.1.23 零件 part组成部件或构件的最小单元。2.1.24 部件 component由若干零件组成的单元。2.1.25 构件 element由零件或由零件和部件组成的铝合金结构基本单元。2.1.26 小拼单元 the smallest assembled unit除散件之外的最小安装单元。2.1.2

11、7 中拼单元 intermediate assembled unit由散件和小拼单元组成的安装单元。2.1.28 高强度螺栓副 set of high strength bolt高强度螺栓和与之配套的螺母、垫圈的总称。2.1.29 抗滑移系数 anti-sliding coefficient高强度螺栓连接中，使连接件摩擦面产生滑动时的外力与垂直于摩擦面的高强度螺栓预拉力之和的比值。2.1.30 预拼装 test assembly为检验构件是否满足安装质量要求而进行的拼装。2.1.31 组装 assembly将零件或零件和部件按照规定技术要求组成构件的过程。2.1.32 安装 installat

12、ion将将零件、部件及构件等单元按照规定技术要求组成最终工程实体的过程。 2.2 符 号2.2.1 作用及作用效应设计值：F集中荷载；H水平力；M弯矩；N轴心力；P一个高强度螺栓的预拉力；G重力荷载；R支座反力；V剪力。2.2.2 计算指标：E、ET常温和高温下铝合金材料的弹性模量；G 铝合金材料的剪切模量；、一个螺栓的抗拉、抗剪和承压承载力设计值；、一个铆钉的抗剪和承压承载力设计值； 螺栓头及螺母下构件抗冲切承载力设计值； 扭转屈曲临界力； 单轴对称截面弯扭屈曲临界力； 无对称轴截面弯扭屈曲临界力； 面板中腹板的局部受压承载力设计值；铝合金材料的规定非比例伸长应力，也称名义屈服强度；铝合金材

13、料的抗剪强度设计值；铝合金材料的极限抗拉强度最小值；f、fT常温和高温下铝合金材料的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；铝合金材料的极限抗拉强度设计值；铝合金材料的局部承压强度设计值；铝合金材料焊接热影响区的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；铝合金材料焊接热影响区的抗剪强度设计值；、螺栓的抗拉、抗剪和承压强度设计值；、铆钉的抗剪和承压强度设计值；、对接焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值； 角焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值；铝合金材料的线膨胀系数；铝合金材料的泊松比；铝合金材料的质量密度；正应力；、 受压板件的弹性临界应力、板件的剪切屈曲临界应力；按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力；作用在临界失效面

14、，垂直于焊缝长度方向的正应力；按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；作用在临界失效面，平行于焊缝长度方向的剪应力；有效截面上垂直于焊缝长度方向的剪应力；有效截面上平行于焊缝长度方向的剪应力。2.2.3 几何参数毛截面面积；基于毛截面的有效截面面积；有效净截面面积；有效焊接截面面积；B铝合金面板的波距；I毛截面惯性矩；毛截面扇性惯性矩；毛截面抗扭惯性矩；基于毛截面的有效截面模量；有效净截面模量；有效焊接截面模量；S计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；b截面或板件的宽度；板件的焊接热影响区宽度；c加劲肋等效高度；d螺栓杆直径；螺栓在螺纹处的有效直径；铆钉孔直径；为下列两者中较小值：(a)

15、螺栓头或螺母外接圆直径与内切圆直径的平均值；(b)当采用垫圈时为垫圈的外径；荷载作用点至弯心的距离；h截面或板件的高度；框架结构每层的高度；角焊缝计算厚度；角焊缝的焊脚尺寸；i回转半径； 截面剪心坐标；k受压板件的局部稳定系数；l长度或跨度；计算长度；扭转屈曲的计算长度；梁的侧向计算长度；焊缝计算长度；t板件厚度；对接焊缝计算厚度；板件有效厚度；焊接板件有效厚度；腹板厚度；螺栓头或螺母下构件的厚度；铝合金面板T形支托腹板的最小厚度；铝合金面板T形支托腹板的最大厚度；在不同受力方向中一个受力方向承压构件总厚度的较小值；截面形心至剪心的距离；夹角；长细比；板件的换算柔度系数；受弯构件的弯扭稳定相对

16、长细比；轴心受压构件的相对长细比； 局部焊接相对长细比； 整体稳定相对长细比； 局部焊接整体稳定相对长细比。2.2.4 计算系数及其他 kT 高温下铝合金抗拉、抗压强度折减系数；受剪面数目；传力摩擦面数目；框架结构每层内柱的数目；框架结构的层数；n在节点或拼接处，构件一端连接的高强度螺栓数目；所计算截面（最外列螺栓处）高强度螺栓数目；框架结构的层间位移；、Winter折算系数；考虑二阶效应时第层杆件的侧移弯矩增大系数；临界弯矩修正系数；荷载作用点位置影响系数；荷载形式不同时对单轴对称截面的修正系数；正面角焊缝的强度设计值增大系数；、等效弯矩系数；铝合金结构构件的抗力分项系数；结构的重要性系数；

17、截面塑性发展系数；修正系数；截面影响系数； 通长焊接影响系数； 截面非对称性系数；摩擦面的抗滑移系数；柱的计算长度系数；焊接热影响区范围内铝合金材料的名义屈服强度焊接折减系数；焊接热影响区范围内铝合金材料的极限抗拉强度焊接折减系数；轴心受压构件的稳定系数； 局部焊接稳定系数；受弯构件的整体稳定系数； 受弯构件的局部焊接整体稳定系数；应力分布不均匀系数。3 材 料3.1 结构铝3.1.1 用于承重结构的铝合金宜采用板、带、挤压棒、拉制管、挤压管、挤压型材等锻造铝合金。3.1.2 应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方式、材料厚度等因素，选用合适的铝合金牌号、规格及其相应状态，并

18、符合现行国家标准的规定和要求。铝合金结构材料型材宜采用5XXX系列和6XXX系列铝合金；板、带材宜采用3XXX系列和5XXX系列铝合金。在需要轻质高强的铝合金材料时，可采用7XXX系列等高强铝合金。板、带材力学性能应符合现行国家标准一般工业用铝及铝合金板、带材GB/T 3880的规定；挤压棒、拉制管、挤压管、挤压型材应符合现行国家标准铝及铝合金挤压棒材GB/T 3191、铝及铝合金拉（轧）制无缝管GB/T 6893、铝及铝合金热挤压管GB/T 4437、铝合金建筑型材GB 5237、一般工业用铝及铝合金挤压型材GB/T 6892的规定。3.1.3 铝合金的最小材料厚度（或直径）除专门或特殊规定

19、外，可以使用以下限值：1 非焊接构件（板件）的材料厚度不小于0.6 mm。2 焊接构件（板件）的材料厚度不小于1.5 mm。3 钢制螺栓或栓钉的直径不小于5 mm。4 铝制螺栓或栓钉的直径不小于8 mm。5 铆钉或自攻螺钉的直径不小于4.2 mm。6 抽芯铆钉直径不小于2.6mm，不宜大于6.4mm。7. 自攻螺钉和自攻自钻螺钉的规格不小于ST3.5。8 环槽铆钉直径不小于4.75mm。3.2 连 接3.2.1 铝合金结构的紧固件连接材料应符合下列要求：1 普通螺栓材料宜采用铝合金、不锈钢，也可采用经热浸镀锌、电镀锌或镀铝等可靠表面处理后的钢材。2 普通螺栓应符合现行国家标准紧固件机械性能 螺

20、栓、螺钉和螺柱GB/T 3098.1、紧固件机械性能 有色金属制造的螺栓、螺钉、螺柱和螺母GB/T 3098.10、六角头螺栓 C级GB/T 5780和六角头螺栓GB/T 5782的规定。3 结构用大六角高强度螺栓的质量应符合现行国家标准钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T 1228、钢结构用高强度大六角螺母GB/T 1229、钢结构用高强度垫圈GB/T 1230、钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB/T 1231的规定。扭剪型高强度螺栓的质量应符合现行国家标准钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副GB/T 3632的规定。4 铆钉材料应采用铝合金或不锈钢，并应符合现行国家标准半圆头

21、铆钉（粗制）GB/T 864.1和半圆头铆钉GB 867的规定。抽芯铆钉应符合封闭型平圆头抽芯铆钉 11级 GB/T12615.1、封闭型沉头抽芯铆钉 11级 GB/T 12616.1、开口型平圆头抽芯铆钉10、11级GB/T 12618.1、开口型沉头抽芯铆钉 10、11级 GB/T12617.1、开口型平圆头抽芯铆钉10、12级 GB/T 12618.3或开口型沉头抽芯铆钉 12级 GB/T 12617.3的要求。5 环槽铆钉材料宜采用铝合金、不锈钢，也可采用经热浸镀锌、电镀锌或镀铝等可靠表面处理后的钢材。钢材材质的环槽铆钉质量应符合现行国家标准环槽铆钉连接副技术条件GB/T 36993的

22、规定。3.2.2 铝合金结构焊接用焊丝应符合现行国家标准铝及铝合金焊丝GB 10858的规定，宜优先选用SAlMG-3焊丝（Eur 5356）及SAlSi-1焊丝（Eur 4043）。焊接工艺可采用熔化极惰性气体保护电弧焊（MIG焊）和钨极惰性气体保护电弧焊（TIG焊）。注：TIG焊适用于厚度小于或等于6mm构件的焊接。3.3 热影响区3.3.1 采用焊接铝合金结构时，必须考虑热影响区材料强度降低带来的不利影响。热影响区范围内的名义屈服强度焊接折减系数和极限抗拉强度焊接折减系数应按附录A采用。对于采用摩擦焊等焊接新工艺的铝合金结构的热影响区范围内材料强度的焊接折减系数，可根据实验予以确定。3.

23、3.2 热影响区范围应符合下列规定： 1当板件端部距焊缝边缘长度小于3时，热影响区（图3.3.2）扩展至板件尽端。图3.3.2 焊接热影响区范围为板件的焊接热影响区宽度2 采用熔化极惰性气体保护电弧焊（MIG焊）和钨极惰性气体保护电弧焊（TIG焊）焊接连接的6XXX系列和7XXX系列热处理合金以及3XXX系列和5XXX系列冷加工硬化合金，热影响区宽度应符合表3.3.2的规定。表3.3.2 热影响区宽度退火温度对于焊接件厚度（mm）（mm）t 8308 t 1640t 16应根据硬度试验结果确定t 8308 3.025.090551257545T6所有135751508550T6610.0165

24、951901006010.025.015085175100606082T425.0905516012570T55.019011021014585T65.0210120225145805.025.0215125240145857020T615.024014027021512515.040.02301302702151254.3.5 铝合金结构普通螺栓、铆钉和环槽铆钉连接的强度设计值按表4.3.5-1、4.3.5-2和4.3.5-3采用：表4.3.5-1 普通螺栓连接的强度设计值（）螺栓的材料、性能等级以及构件（挤压型材）的铝合金牌号、状态、壁厚普通螺栓铝合金不锈钢钢抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗

25、剪承压普通螺栓铝合金2B111351702A90120150不锈钢A2-50、A4-50250200A2-70、A4-70350280A2-80、A4-80400320钢4.6、4.8级170140构件（挤压型材）6061T4所有210210210T6所有3003003006063T53.02052052053.025.0185185185T6所有225225225T6610.028528528510.025.02602602605083O/H112所有3153153156082T425.0240240240T55.0315315315T65.03353353355.025.036036036

26、07020T640.0405405405表4.3.5-2 铆钉连接的强度设计值（）铝合金铆钉牌号及构件铝合金牌号铆钉连接抗剪承压铆钉5B05-HX8902A01-T41102A10-T4135构件6061T4所有210T6所有3006063T53.02053.025.0185T6所有225T6610.028510.025.02605083O/H112所有3156082T425.0240T55.0315T65.03355.025.03607020T640.0405表4.3.5-3 环槽铆钉连接的强度设计值（）铆钉材料连接方式环套材料抗剪承压抗拉不锈钢S30480（SUS304J3）对穿不锈钢环套

27、317294铝合金环套317207单面302198合金钢对穿合金钢292355低碳钢对穿低碳钢237229低碳钢或合金钢单面302198注：单面连接的环槽铆钉依据其名义直径计算承载力。4.3.6 铝合金结构焊缝的强度设计值应按表4.3.6采用。表4.3.6 焊缝的强度设计值（）铝合金母材牌号及状态焊丝型号对接焊缝角焊缝抗拉抗压抗剪抗拉、抗压和抗剪6061-T46061-T6SAlMG-3（Eur 5356）1451458585SAlSi-1（Eur 4043）13513580806063-T56063-T6SAlMG-3（Eur 5356）1151156565SAlSi-1（Eur 4043）

28、11511565655083-O/H112SAlMG-3（Eur 5356）1851851051056082-T46082-T6SAlMG-3（Eur 5356）1451458585SAlSi-1（Eur 4043）14514585857020-T6SAlMG-3（Eur 5356）195195110110SAlSi-1（Eur 4043）1651659595注：对于两种不同种类合金的焊接，焊缝的强度设计值应采用较小值。4.3.7 铝合金材料的物理性能指标按表4.3.7采用：表4.3.7 铝合金的物理性能指标弹性模量 E（）泊松比 剪变模量 G（）线膨胀系数（以每计）质量密度（）700000.

29、3270002310-627004.3.8 高温下铝合金的热工参数应按表4.3.8确定。表4.3.8 高温下铝合金的热工参数参 数符号数值单位热膨胀系数2.3610-5m/(m)热传导系数3xxx和6xxx系197W/(m)热传导系数5xxx和7xxx系150W/(m)比热容920J/(kg)密 度2700kg/m34.3.9 高温下铝合金抗拉、抗压强度设计值fT应按下式计算： (4.3.9)式中kT高温下铝合金抗拉、抗压强度折减系数。常用铝合金的高温强度折减系数可按表4.3.8取值；对不在表4.3.8中的铝合金牌号，应通过试验确定；f常温下铝合金抗拉、抗压强度设计值。表4.3.9 常用铝合金高温强度折减系数kT铝合金牌号201001502002503003505503004-H341.001.000.980.570.310.190.1305083-O1.001.000.980.900.750.400.2205083-H321.001.000.800.600.310.160.