铝合金结构设计规范(GB 50429-2007 ).docx
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1、UDC中华人民共和国国家标准GB50429-2007铝合金结构设计规范Codefordesignofaluminiumstructures2007 - 10 -23 发布2008 -03 -01 实施中华人民共和国建设部中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局根据建设部建标2003102号文关于印发“20022003年度工程建设国家标准制订、修订计划”的通知要求,本规范由同济大学、现代建筑设计集团上海建筑设计研究院有限公司会同有关单位编制而成。在编制本规范过程中,进行了系统的试验研究和理论分析,调杳总结了近年来国内外在铝合金结构设计和施丁方面的实践经验,参考了欧洲、美国和日本的有关设计规范和设计
2、手册考虑了我国现有的技术水平和经济条件,在力争做到技术先进、经济合理、便于实践、与其他标准协调的基础上,经过反复讨论、修改充实和试设计最后经审查定稿。本规范共有11章3个附录,主要内容是;总则,术语和符号,材料,基本设计规定.板件的有效截面受弯构件的计算轴心受力构件的计算,拉弯构件和压弯构件的计算,连接计算,构造要求铝合金面板。本规范以黑体字标识的条文为强制性条文必须严格执行。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释由同济大学和现代建筑设计集团上海建筑设计研究院有限公司负责具体内容的解释C在执行本规范过程UL请各单位结合T程实践总结经验。对本规范的意见和建议,请寄至同济大学土木工程学院铝合金
3、结构设计规范国家标准管理组(地址:上海市四平路1239号:邮编:200092;传真:02165980644)o本规范主编单位、参编单位和主要起草人:主编单位:同济大学现代建筑设计集团上海建筑设计研究院有限公司1 总则(1)2 术语和符号(2)2 .1术语2)3 .2符号(4)3材料(9)3.1 结构铝(9)3.2 连接(9)3.3 热影响区(10)I基本设计规定(12)1.1 1设计原则(12)1.2 荷载和荷载效应计算(12)1.3 设计指标(14)1.4 结构或构件变形的规定(17)1.5 构件的计算长度和容许长细比(17)。板件的有效截面22)5. 1一般规定(22)5.2 受压板件的有
4、效厚度(22)5.3 焊接板件的有效厚度(27)5.4 有效截面的计算(28)6受弯构件的计算(30)6. 1强度(30)6.2整体稳定(31)7轴心受力构件的计算(33)7. 1强度(33)8. 2整体稳定(34)8拉弯构件和压弯构件的计算(37)8.1 强度(37)8.2 整体稳定(37)9连接计算(40)9. I紧固件连接(40)0.2焊缝连接(43)10构造要求(47)10. I般规定(47)10.2 螺检连接和鲫钉连接(47)10.3 焊缝连接(49)10.4 防火、隔热(50)10.5 防腐(50)U铝合金面板(52)H.1一般规定(52)H.2演度(54)H.3稳定(55)11.
5、 1组合作用(57)11.5构造要求(58)附录A结构用铝合金材料力学性能(60)附录B轴心受压构件的稳定系数(64)附录C受弯构件的整体稳定系数(65)本规范用词说明(68)附:条文说明(69).o.1为在铝合金结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量制定本规范。1.0.2本规范适用于工业与民用建筑和构筑物的铝合金结构设计,不适用于直接受疲劳动力荷载的承重结构和构件设计。1.0.3本规范的设计原则是根据现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB50068制定的按本规范设计时,尚应符合建该结构荷载规范GH50009、建筑抗震设计规范GB50011、中M地
6、震动参数区划图GB18306和构筑物抗震设计规范XJB50191的规定。1.0.4设计铝合金结构时,应从工程实际情况Hl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。1.05铝合金结构的设计,除应符合本规范外,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。强度什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characteristicvalueofstrength国家标准规定的铝材名义屈服强度(规定非比例伸K应力)或抗拉强
7、度。2.1.3强度设计值designvalueofstrength铝合金材料或连接的强度标点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-carryingcapacity结构或构件不会因强度、隐定等因索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thefirstorderelasticanalysis不考虑结构二阶变形对内力产生的影响,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。2.1.7二阶弓单件:分
8、析lcsecondorderelasticanalysis考虑结构二阶变形对内产:生的影响,根据位移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弱硬化weakhardening状态为T6的铝合金材料为弱硬化CG.2. I.9强硬化stronghardening状态为除T6以外的其他铝合金材料为强硬化合金。2.1.10有效厚度effectivethickness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。2.1.11加劲板件stiffenedelements两纵边均与其他板件相连的板件。2.1.12非加劲板件unstiffenedele
9、ments一纵边与其他板件相连另一纵边为自由的板件。2.1.13边缘加劲板件edgestiffenedelements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。2.1.14中间加劲板件intermediatestiffenedelements中间加劲板件是指带中间加劲肋的加劲板件。2.I.15子板件Sulrelements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。2.1.16腹板屈曲后强度postbucklingstrengthofwebplates腹板屈曲后尚能继续保持承受荷载的能力。2.I.17整体稳定overallstab
10、ility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。2.1.18计算长度effectivelength构件在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K细比。计算焊缝连接强度时采用的焊缝长度。2.1.19K细比slendernessratio构件计算长度与构件截面回转半径的比值。2.1.20换算长细比equivalentslendernessratio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K细比。21.21铐极氮弧焊gastungstenarcwelding使用铝极的量弧焊,又
11、称非熔化极轴弧焊、丁IG焊.2.1.22熔化极氢弧焊gasmetalarcwelding使用熔化电极的氧弧焊,又称MIG焊C2.1.23焊接热影响区heataffectedzone母材受焊接热影响效应作用的范围,简称IIAZo2.2符号2.2.1 作用及作用效应设计值:F-集中荷载;H一一水平力:M一一弯矩;N轴心力;P个高强度螺栓的预拉力;Q重力荷载;Vr一一剪力。2.2.2 计算指标:E-铝合金材料的弹性模量;G一铝合金材料的剪变模量;M,W;个螺栓的抗拉、抗剪和承压承载力设计值;个斜钉的抗剪和承压承载力设计值;一螺栓头及螺凡下构件抗冲切承载力设计值:/匕-铝合金压型而板中的腹板局部受压承
12、载力设计值;f一一铝合金材料的抗拉、抗压和抗弯强度设计值;九一一铝合金材料的抗剪强度设计值;人.2铝合金材料的规定非比例伸K应力,也称名义屈服强度;铝合金材料的抗拉极限强度;.3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;frv.f1钾钉的抗剪和承压强度设计值;77对接焊缝的抗拉、抗剪和抗压强度设计值;/F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;V一铝合金材料的泊松比;P铝合金材料的质t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;G按焊缝有效截面计算,垂直于焊缝长度方向
13、的应力;OX作用在临界失效面,垂克于焊缝长度方向的正应力;ON垂宜于焊缝有效截面的正应力;Tf-一按焊缝有效截面计算沿焊缝长度方向的剪应力:K-作用在临界失效面,平行于焊缝长度方向的剪应力;一有效截面上垂直于焊缝长度方向的剪应力;rs一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:A-毛截面面积:A布.效截面面积;cn有效净截面面积;8 -铝合金面板的波距:I毛截面惯性矩;9 .毛截面扇性惯性矩;人毛截面抗扭惯性矩;W,有效截面模量;有效净截面模量;S计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩;b-一截面或板件的宽度:篇U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;4-螺拴
14、在螺纹处的有效宜径;4钾钉孔直径;螺栓孔直径;dm为下列两者中较小值:(a)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;仁荷载作用点至弯心的距离;截而或板件的高度;框架结构每层的高度:瓦一一角焊缝计算厚度;f一一角焊缝的焊脚尺寸;7回转半径8,截面对剪心的极回转半径;k-受压板件的局部稳定系数;I长度或跨度;/厂一计算长度;乙一一扭转屈曲的计算长度;/、梁的侧向计算长度:九一一焊缝计算K度;,一板件厚度;对接焊缝计算厚度;/c-板件有效厚度:%一-腹板厚度;,“一螺栓头或螺母下构件的厚度:力铝合金面板T形支托腹板的最小厚度:/二铝合金面板T形支托腹板的mAJX股
15、:f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;A长细比;A板件的换算柔度系数;受弯构件的弯扭稳定相对长细比;轴心受压构件的相对长细比;上-扭转屈曲换算长细比。2.2.4计算系数及其他:wv受剪面数目;外传力摩擦面数目;Z-框架结构每层内柱的数目:人框架结构的层数;在节点或拼接处构件一端连接的高强度螺栓数目:小所计算截面(最外列螺栓处)上高强度螺栓数目:框架结构的层间位移;,sWinter折算系数:021考虑二阶效应时第,层杆件的侧移弯矩增大系数;B、临界弯矩修正系数;2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;区正面角焊缝的强度设计
16、值增大系数;m等效弯矩系数;/R铝合金结构构件的抗力分项系数:Xu结构的重要性系数;/截面塑性发展系数:修正系数;摩擦面的抗滑移系数;柱的计算氏度系数;P一一焊接热影响区范围内材料的强度折减系数;夕一轴心受压构件的稳定系数;中一轴心受压构件的稳定计算系数:以一受弯构件的整体稳定系数;一应力分布不均匀系数。3.1 结构铝1 .1.1用于承重结构的铝合金应采用轧制板、冷轧带、拉制管、挤压管、挤压型材、棒材等锻造铝合金。3 .1.2应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连葭方式、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应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
17、5X系列和6XX系列铝C金;板材宜采用3XXX系列和5XXX系列铝合金。板材力学件能应符合现行国家标准铝及铝合金轧制板材GB/T388()和铝及铝合金冷轧带材)GBT8541的规定;型材及棒材应符合现国家标准铝及铝合金挤压棒材GB/T3191、铝及铝合金拉U)制无缝管GB/T6893、铝及铝合金热挤压管GBT4437、小介金建筑型材GB5237、工业用铝及铝合金热挤压型材(小/T6892的规定。3.2 连接32.I铝合金结构的螺性连接应符合卜列要求:1普通蝶怆材料宜采用铝合金、不锈钢,也可采用经热浸镀件、电镀锌或镀铝等可靠表面处理后的钢材。2铝合金结构的螺检连接不宜采用有预拉力的高强度螺栓,确
18、点采用时应满足本规范相应条款的规定。3普通螺栓应符合现行国家标准紧固件机械性能螺拴、螺Il和螺柱GB/T3098.1、紧固件机械性能有色金属制造的螺椁、螺钉、螺柱和螺母GB/T3098.10、紧固件机械性能不锈钢螺母GB/T3098.15、六角头螺栓C级GB/丁5780和六角头螺栓GB/T5782的规定。32.2铝合金结构的削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钾钉(粗制)GB/T863.1和半圆头钾钉GB867的规定。3.2.3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GB10858的规定,宜选用SAIMG-3焊丝(EUr5356)及SAlSil焊丝(Eur404
19、3)。焊接工艺可采用熔化极惰性气体保护电弧焊(MlG焊)和钩极惰性气体保护电弧焊(TIG焊兀注:TlG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。热影响区范围内强度的折减系数OiW应按表3.3.1采用O表3.3.1热影响区范围内材料强度的折减系数合金牌号状态喂6061x60636063A141.OO5,6.505083O/F1.00111120.80300311240.203004IB4II6。20注:表中数值适用于材料焊接后存放的环境温度大于IOf,存放时间大于3d的情况。3. 3.2热影响区范围应符合下列
20、规定:1当板件端部距焊缝边缘K度小于3仇心时,热影响区(图3.32)扩展至板件尽端。16(d)T形点焊缝(e)卜?形角焊缝(。端部板件图3.3.2焊接热影响区范围忤W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(MlG焊)和铛极惰性气体保护电弧焊(TlG焊)焊接连接的6XX系列热处理合金或5XX系列冷加工硬化合金.热影响区宽度必应符合表3.3.2的规定。表3.3.2热影响区宽度K,退火温度(IC)对于焊接件厚度(mm)%式mm)7160r831)816应根据敏度试验结果确定GO16应根据硬度试验结果确定注为参数,-l(T-60z1202表中,为焊接件的平均厚度,当焊接件厚度相革超过一
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