铝合金结构设计规范[附条文说明]GB50429-2007

前言

中华人民共和国国家标准

铝合金结构设计规范

Code for design of aluminium structures

GB 50429-2007

发布部门：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

发布日期：2007年10月23日

实施日期：2008年03月01日

中华人民共和国建设部公告

第726号

建设部关于发布国家标准《铝合金结构设计规范》的公告

现批准《铝合金结构设计规范》为国家标准，编号为GB 50429-2007，自2008年3月1日起实施。其中第3.3.1、4.1.2、4.1.3、4.1.4、4.2.2、4.2.4、4.3.5、4.3.6、10.4.3、10.5.1条为强制性条文，必须严格执行。

本规范由建设部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国建设部

二〇〇七年十月二十三日

前言

根据建设部建标[2003]102号文《关于印发“2002～2003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，调查总结了近年来国内外在铝合金结构设计和施工方面的实践经验，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。在执行本规范过程中，请各单位结合工程实践总结经验。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：021-65980644）。

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

参编单位：同济大学建筑设计研究院

上海远大铝业工程有限公司

长江精工钢结构（集团）股份有限公司

上海精锐国际建筑系统有限公司

广东金刚幕墙工程有限公司

上海高新铝质工程股份有限公司

上海亚泽金属屋面装饰工程有限公司

中南建筑集团有限公司装饰幕墙公司

主要起草人：张其林杨联萍姚念亮吴明儿

（以下按姓氏笔画排列）

丁洁民王平山吕西林杨仁杰李静斌吴水根吴亚舸吴志平吴芸何卫良邱枕戈张铮张军涛陈国栋金鑫屈文俊孟根宝力高赵华胡全成倪月徐国军黄庆文黄明鑫董震焦瑜谢子孟

1总则

1 总则

1.0.1 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。

▼ 展开条文说明

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》GB 50068制定的，按本规范设计时，尚应符合《建筑结构荷载规范》GB 50009、《建筑抗震设计规范》GB 50011、《中国地震动参数区划图》GB 18306和《构筑物抗震设计规范》GB 50191的规定。

1.0.4 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。

1.0.5 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 术语和符号

2.1 术语

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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 strength

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 二阶弹性分析 the second order elastic analysis

考虑结构二阶变形对内力产生的影响，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 weak hardening

状态为T6的铝合金材料为弱硬化合金。

2.1.9 强硬化 strong hardening

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 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。

2.1.11 加劲板件 stiffened elements

两纵边均与其他板件相连的板件。

2.1.12 非加劲板件 unstiffened elements

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 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。

2.1.14 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。

2.1.15 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。

2.1.16 腹板屈曲后强度 post-buckling strength of web plates

腹板屈曲后尚能继续保持承受荷载的能力。

2.1.17 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。

2.1.18 计算长度 effective length

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，用以计算构件的长细比。计算焊缝连接强度时采用的焊缝长度。

2.1.19 长细比 slenderness ratio

构件计算长度与构件截面回转半径的比值。

2.1.20 换算长细比 equivalent 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长细比。

2.1.21 钨极氩弧焊 gas tungsten arc welding

使用钨极的氩弧焊，又称非熔化极氩弧焊、TIG焊。

2.1.22 熔化极氩弧焊 gas metal arc welding

使用熔化电极的氩弧焊，又称MIG焊。

2.1.23 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。

2．2符号

2.2 符号

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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；

Q——重力荷载；

V——剪力。

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2.2.2 计算指标：

E——铝合金材料的弹性模量；

G——铝合金材料的剪变模量；

——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；

Rw——铝合金压型面板中的腹板局部受压承载力设计值；

f——铝合金材料的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；

fv——铝合金材料的抗剪强度设计值；

f0.2——铝合金材料的规定非比例伸长应力，也称名义屈服强度；

fu——铝合金材料的抗拉极限强度；

fu,haz——铝合金材料焊接热影响区的抗拉、抗压和抗弯强度设计值；

fv,haz——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；

a——铝合金材料的线膨胀系数；

v——铝合金材料的泊松比；

ρ——铝合金材料的质量密度；

σ——正应力；

σcr,τcr——受压板件的弹性临界应力、板件的剪切屈曲临界应力；

σf——按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力；

σhaz——作用在临界失效面，垂直于焊缝长度方向的正应力；

σN——垂直于焊缝有救截面的正应力；

τf——按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；

τhaz——作用在临界失效面，平行于焊缝长度方向的剪应力；

τN——有效截面上垂直于焊缝长度方向的剪应力；

τS——有效截面上平行于焊缝长度方向的剪应力。

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2.2.3 几何参数

A——毛截面面积；

Ae——有效截面面积；

Aen——有效净截面面积；

B——铝合金面板的波距；

I——毛截面惯性矩；

Iω——毛截面扇性惯性矩；

It——毛截面抗扭惯性矩；

We——有效截面模量；

Wen——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——截面或板件的宽度；

bhaz——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；

de——螺栓在螺纹处的有效直径；

d0——铆钉孔直径，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；

ea——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；

he——角焊缝计算厚度；

hf——角焊缝的焊脚尺寸；

i——回转半径；

i0——截面对剪心的极回转半径；

k——受压板件的局部稳定系数；

l——长度或跨度；

l0——计算长度；

lω——扭转屈曲的计算长度；

ly——梁的侧向计算长度；

lw——焊缝计算长度；

t——板件厚度，对接焊缝计算厚度；

te——板件有效厚度；

tw——腹板厚度；

tp——螺栓头或螺母下构件的厚度；

t1——铝合金面板T形支托腹板的最小厚度；

t2——铝合金面板T形支托腹板的最大厚度；

∑t——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；

y0——截面形心至剪心的距离；

θ——夹角；

λ——长细比；

——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；

λω——扭转屈曲换算长细比。

2.2.4 计算系数及其他：

nv——受剪面数目；

nf——传力摩擦面数目；

nc——框架结构每层内柱的数目；

ns——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；

ni——所计算截面（最外列螺栓处）上高强度螺栓数目；

Δu——框架结构的层间位移；

α1,α2——Winter折算系数；

α2i——考虑二阶效应时第i层杆件的侧移弯矩增大系数；

β1——临界弯矩修正系数；

β2——荷载作用点位置影响系数；

β3——荷载形式不同时对单轴对称截面的修正系数；

βf——正面角焊缝的强度设计值增大系数；

βm——等效弯矩系数；

γR——铝合金结构构件的抗力分项系数；

γ0——结构的重要性系数；

γ——截面塑性发展系数；

η——修正系数；

μ——摩擦面的抗滑移系数；柱的计算长度系数；

ρhaz——焊接热影响区范围内材料的强度折减系数；

φ——轴心受压构件的稳定系数；

——轴心受压构件的稳定计算系数；

φb——受弯构件的整体稳定系数；

ψ——应力分布不均匀系数。

3材料

3．1结构铝

3 材料

3.1 结构铝

3.1.1 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5×××系列和6×××系列铝合金；板材宜采用3×××系列和5×××系列铝合金。板材力学性能应符合现行国家标准《铝及铝合金轧制板材》GB/T 3880和《铝及铝合金冷轧带材》GB/T 8544的规定；型材及棒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 8893、《铝及铝合金热挤压管》GB/T 4437、《铝合金建筑型材》GB 5237、《工业用铝及铝合金热挤压型材》GB/T 6892的规定。

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3．2连接

3.2 连接

3.2.1 铝合金结构的螺栓连接应符合下列要求：

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 铝合金结构的螺栓连接不宜采用有预拉力的高强度螺栓,确需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、《紧固件机械性能不锈钢螺母》GB/T 3098.15、《六角头螺栓C级》GB/T 5780和《六角头螺栓》GB/T 5782的规定。

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