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摘要：對(duì)中國(guó)鋁結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比研究：對(duì)各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的總體編排、表達(dá)方式、編制手法進(jìn)行了對(duì)比分析，美標(biāo)以方便工程設(shè)計(jì)應(yīng)用的易讀、易用為尺度進(jìn)行編寫，為結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的典范。
對(duì)各標(biāo)準(zhǔn)的法律地位、全球范圍內(nèi)的應(yīng)用范圍和影響力進(jìn)行了對(duì)分析，美標(biāo)和英標(biāo)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最廣。
對(duì)中外標(biāo)準(zhǔn)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法進(jìn)行了對(duì)比，美標(biāo)和歐標(biāo)是嚴(yán)格按照極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法編寫，即使是美標(biāo)的容許應(yīng)力法也是基于極限狀態(tài)的，相當(dāng)于變形的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。
按照極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，對(duì)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的“材料分項(xiàng)系數(shù)”計(jì)算方法進(jìn)行了探討，這種表達(dá)方式概念不清，不利于針對(duì)不同極限狀態(tài)確定不同的分項(xiàng)系數(shù)。
對(duì)中外標(biāo)準(zhǔn)的軸心受拉構(gòu)件的凈截面計(jì)算規(guī)則、承載力計(jì)算方法、安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)比;國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)比較全面具體，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)比較粗略且個(gè)別情況存在不夠安全的情況。
中外標(biāo)準(zhǔn)普通螺栓和高強(qiáng)螺栓（詞條“高強(qiáng)螺栓”由行業(yè)大百科提供）連接的極限狀態(tài)、計(jì)算方法、安全系數(shù)對(duì)比分析，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的螺栓強(qiáng)度取值比較混亂，高強(qiáng)螺栓滑移控制連接極限狀態(tài)不夠全面。
關(guān)鍵詞：螺栓連接;軸心受拉;凈截面;滑移控制連接;可靠度（詞條“可靠度”由行業(yè)大百科提供）;材料分項(xiàng)系數(shù)
在世界范圍內(nèi)，鋁結(jié)構(gòu)最為廣泛的應(yīng)用在了建筑門窗（詞條“建筑門窗”由行業(yè)大百科提供）幕墻領(lǐng)域，而作為一名幕墻設(shè)計(jì)師，有幸參與《鋁合金結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(現(xiàn)在為征求意見稿階段，以下簡(jiǎn)稱征求意見稿)的編制工作。編制過(guò)程中，結(jié)合之前在海外工作的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，深入比較了中國(guó)、歐盟和北美鋁結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)如下。
1 三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介
1.1 美標(biāo)
美國(guó)通用的鋁結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)是The Aluminum Association (AA) 出版的《ALUMINUM DESIGN MANUAL 2015》,以下簡(jiǎn)稱美標(biāo)。美標(biāo)的編寫方式和公式、極限狀態(tài)、可靠度等和AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION (AISC)出版的ANSI/AISC 360《Specification for Structural Steel Buildings》十分相似。兩者的出版時(shí)間也基本同步，都是差不多5年更新一個(gè)版本，都是結(jié)構(gòu)行業(yè)最新技術(shù)的集大成者，引領(lǐng)國(guó)際鋼結(jié)構(gòu)和鋁結(jié)構(gòu)發(fā)展潮流。和AISC 360一樣，美標(biāo)同時(shí)包含了公制和英制兩種單位制、容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法(ASD)和極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法(LRFD)。兩本標(biāo)準(zhǔn)的兩種設(shè)計(jì)法的可靠度指標(biāo)基本一致。容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法實(shí)際上也是根據(jù)不同的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法給出相應(yīng)的安全系數(shù)，和極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的計(jì)算公式一致，只是極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法采用分項(xiàng)系數(shù)，容許應(yīng)力法采用安全系數(shù)。
美標(biāo)中最主要的是下列內(nèi)容：PART I Specification for Aluminum Structures、PART II Commentary on the Specification for Aluminum Structures、PART III Design Guide、Part VII Illustrative Examples分別是技術(shù)要求、條文說(shuō)明、設(shè)計(jì)指南(主要是例題)。這三部分的編寫都很經(jīng)典、很詳細(xì)。美標(biāo)的編寫特點(diǎn)主要是易讀和易用。這從美標(biāo)的名字(中文名為：鋁(結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)手冊(cè))上就能看出來(lái)，他們是按設(shè)計(jì)手冊(cè)的思路編寫的。條文看不懂可以看條文說(shuō)明，條文說(shuō)明還看不懂也沒關(guān)系，后面還有例題�；旧峡梢栽谕耆涣私饷绹�(guó)標(biāo)準(zhǔn)的情況下不借助其他參考書就可以輕松讀懂并應(yīng)用于工程實(shí)踐。
幕墻用鋁合金結(jié)構(gòu)緊固件連接設(shè)計(jì)部分的內(nèi)容也可以使用的AMERICAN A RCHITECTURAL MANUFACTURERS ASSOCIATION(AAMA)出版的AAMA TIR-A9-14《Design Guide for Metal Cladding Fasteners》(有2015年局部更正版)，其內(nèi)容更詳細(xì)。
1.2 英標(biāo)和歐標(biāo)
歐洲鋁結(jié)構(gòu)方面的標(biāo)準(zhǔn)影響力比較大的是英國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)BS 8118-1-1991《Structuraluse of aluminiumPart 1: Code of practice for design》。但是在1991版以后就沒有更新了，轉(zhuǎn)而使用歐盟標(biāo)準(zhǔn)。
歐盟鋁合金結(jié)構(gòu)方面的標(biāo)準(zhǔn)有BS EN 1999-1-1：2007《Eurocode 9: Design of aluminium structures —Part 1-1: General structural rules》(以下簡(jiǎn)稱歐標(biāo)，有2013局部更正版)，其范圍和BS 8118基本相同，內(nèi)容也一脈相承。而BS EN 1999-1-4:2007《Eurocode 9 — Design of aluminium structures —Part 1-4: Cold-formed structural sheeting》(有2011局部更正版)，主要針對(duì)冷成型鋁板結(jié)構(gòu)。兩者的關(guān)系類似于國(guó)內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范和冷彎薄壁型鋼規(guī)范。
歐標(biāo)沒有條文說(shuō)明和例題，比較復(fù)雜的內(nèi)容通過(guò)大量的附錄表達(dá)。標(biāo)準(zhǔn)不如美標(biāo)簡(jiǎn)潔，對(duì)工程設(shè)計(jì)應(yīng)用考慮不如美標(biāo)周全，設(shè)計(jì)應(yīng)用不方便。
1.3 國(guó)標(biāo)
國(guó)內(nèi)鋁合金在建筑上的應(yīng)用起步于80年代，用于門窗幕墻。但是發(fā)展迅速，目前是世界第一鋁生產(chǎn)和應(yīng)用大國(guó)。但是和其他的如鋼結(jié)構(gòu)和混凝土一樣，鋁結(jié)構(gòu)在我國(guó)的研究水平和先進(jìn)水平還有很大差距。JGJ102-96《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》是國(guó)內(nèi)第一部包含鋁結(jié)構(gòu)計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)，主要內(nèi)容參照了87版鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的構(gòu)件計(jì)算部分。GB50429-2007《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱老標(biāo)準(zhǔn))是國(guó)內(nèi)第一部專門的鋁結(jié)構(gòu)規(guī)范，是基于國(guó)內(nèi)的試驗(yàn)研究，主要參考了BS8118-1-1991《Structuraluse of aluminiumPart 1: Code of practice for design》和GB50017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》-2003，并添加了部分中國(guó)特色的內(nèi)容。老標(biāo)準(zhǔn)相比于《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》算法上改進(jìn)明顯，引入了屈曲后強(qiáng)度和有效截面等概念，包含了焊接部分和結(jié)構(gòu)體系部分內(nèi)容。和其他國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)一樣，老國(guó)標(biāo)也是春秋筆法、微言大義，有的人要么看不懂，要么各有各的理解。
1.4 法律地位和標(biāo)準(zhǔn)的影響范圍
美標(biāo)是一部團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，但是按英美法律體系，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都屬于推薦性標(biāo)準(zhǔn)，兩者法律地位相同，所以評(píng)判用什么標(biāo)準(zhǔn)是以市場(chǎng)接受度為原則，很少會(huì)考慮是不是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。法律地位上英標(biāo)和歐標(biāo)都是“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”，但執(zhí)行約束力上和國(guó)標(biāo)有較大區(qū)別。按英標(biāo)和歐標(biāo)設(shè)計(jì)如果出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤導(dǎo)致的工程事故不能免除工程師的法律責(zé)任。這和國(guó)標(biāo)作為設(shè)計(jì)正確與否的依據(jù)有根本區(qū)別。
國(guó)標(biāo)有強(qiáng)制性條文，還有很多地方有圖紙審查，司法鑒定國(guó)標(biāo)是硬指標(biāo)，這都是中國(guó)不同于世界上其他國(guó)家的地方。這造成國(guó)標(biāo)在中國(guó)的約束力很強(qiáng)。
我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的編制在70年代末才起步，同樣國(guó)際上還是有很多國(guó)家自己沒有制定標(biāo)準(zhǔn)，還有很多國(guó)家制定了一小部分標(biāo)準(zhǔn)。就像我國(guó)長(zhǎng)期使用蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)一樣，這些國(guó)家長(zhǎng)期使用其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和ISO等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)前殖民地國(guó)家會(huì)延續(xù)之前的習(xí)慣繼續(xù)使用宗主國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，如菲律賓使用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，中東地區(qū)使用英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、非洲部分國(guó)家使用法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)，一些編制水平較高、體系比較健全的標(biāo)準(zhǔn)在這些國(guó)家也是廣泛接受的，比如中東地區(qū)和香港這些前英國(guó)殖民地也接受使用美標(biāo)。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)由于水平有限，中國(guó)特色鮮明、其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)差異較大，極少有工程應(yīng)用。
1.5 極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法、“材料分項(xiàng)系數(shù)”和容許應(yīng)力法表達(dá)式
GB 50009 – 2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱荷載規(guī)范)3.2.2的公式其實(shí)是和歐洲標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)一致的：
按可靠度理論，應(yīng)該是通過(guò)分項(xiàng)系數(shù)(partialsafetyfactor，部分安全系數(shù))調(diào)整不同的重要性、效應(yīng)和抗力。對(duì)于抗力，應(yīng)該是按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)，也就是是不同的極限狀態(tài)應(yīng)該有不同的分項(xiàng)系數(shù)。
和其他中國(guó)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)一樣，新鋼標(biāo)和老標(biāo)準(zhǔn)里面用鋼材（詞條“鋼材”由行業(yè)大百科提供）和鋁合金的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以“材料分項(xiàng)系數(shù)”給出了設(shè)計(jì)強(qiáng)度。這個(gè)做法在概念上并不妥當(dāng)：材料已經(jīng)按概率取了標(biāo)準(zhǔn)值了，根本就不應(yīng)該考慮分項(xiàng)系數(shù)了。
極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的極限狀態(tài)有多種，破壞延性和危險(xiǎn)性顯然不同，那么分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)該是對(duì)應(yīng)的極限狀態(tài)的分項(xiàng)系數(shù)，最后得到總的結(jié)構(gòu)可靠度。采用“材料分項(xiàng)系數(shù)”意味著對(duì)同一材料，每個(gè)極限狀態(tài)都用統(tǒng)一的分項(xiàng)系數(shù)，這顯然會(huì)造成有的過(guò)于保守，有的不夠安全。這是中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和其他國(guó)家的顯著不同。
2 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比-以軸心受拉構(gòu)件
軸心受拉構(gòu)件有兩個(gè)承載能力極限狀態(tài)：
1毛截面屈服破壞; 2 凈截面拉斷破壞
這是由于凈截面通常在整個(gè)構(gòu)件長(zhǎng)度上只存在一小段，凈截面的屈服伸長(zhǎng)造成的構(gòu)件伸長(zhǎng)較小，因此凈截面屈服在并不是承載能力極限狀態(tài)。因此，對(duì)于毛截面屈服破壞應(yīng)采用屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于凈截面拉斷破壞應(yīng)采用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。
由于鋁結(jié)構(gòu)焊接以后強(qiáng)度降低，所以：
1對(duì)于在橫截面方向上的焊接，其效果是在局部削弱，形成的極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于凈截面拉斷破壞。
2 對(duì)于在構(gòu)件長(zhǎng)度方向上的焊接，其效果是在整個(gè)截面，形成的極限狀態(tài)是屈服破壞，只是截面面積要折減。
所以，對(duì)于鋁結(jié)構(gòu)的軸心受拉構(gòu)件，存在4個(gè)極限狀態(tài)，2種不同延性破壞。
2.1 美標(biāo)
美標(biāo)即使是容許應(yīng)力法也是采用的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的表達(dá)式，兩者只是最后分項(xiàng)系數(shù)的算法有區(qū)別而已。
2.2 歐標(biāo)
2.3 國(guó)標(biāo)
老標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式如下：
可見老標(biāo)準(zhǔn)是承襲《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等一直以來(lái)都是沿用的蘇聯(lián)時(shí)代的計(jì)算公式，是典型的容許應(yīng)力法表達(dá)式。這種用容許應(yīng)力法表達(dá)式進(jìn)行極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法計(jì)算，會(huì)造成明顯的概念混淆，而且為了保持可靠度一致，需要引進(jìn)很多系數(shù)調(diào)整。是一種削足適履的做法。
式中應(yīng)力是由凈截面得出，設(shè)計(jì)指標(biāo)是屈服強(qiáng)度/“材料分項(xiàng)系數(shù)”�？梢娎蠘�(biāo)準(zhǔn)的公式只有一個(gè)極限狀態(tài)，這明顯是不合適的。這個(gè)表達(dá)式是典型的容許應(yīng)力法表達(dá)式，概念上也是不合適的。
《鋁合金結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿(以下簡(jiǎn)稱征求意見稿)中計(jì)算方法如下：
7.1.1軸心受拉構(gòu)件，當(dāng)端部連接及中部拼接處組成截面的各板件都由連接件直接傳力時(shí)，其截面強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：
毛截面：
這個(gè)算法《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50017-2017(以下簡(jiǎn)稱新鋼標(biāo))類似，考慮了凈截面拉斷極限狀態(tài)。
現(xiàn)在的公式相當(dāng)于把歐標(biāo)的公式6.17套到后面的6.18和6.19上去，這種表達(dá)比較啰嗦，也不實(shí)用，還降低可讀性。是教授而不是工程師視角寫標(biāo)準(zhǔn)。
征求意見稿還是采用的“材料分項(xiàng)系數(shù)”，分項(xiàng)系數(shù)取值為1.2。很明顯會(huì)造成材料浪費(fèi)。而且即使是浪費(fèi)材料的情況下，還不安全。
不考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)差異的情況下：
對(duì)凈截面計(jì)算，征求求意見稿公式7.1.1-2的安全系數(shù)是1.2/0.9=1.333，和美標(biāo)一致，低于歐標(biāo);對(duì)焊接則只有1.2，低于美標(biāo)和歐標(biāo)。
可見這種“材料分項(xiàng)系數(shù)”方法概念上不合適，這種不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖龇▽?duì)于低碳鋼這種比較“寬容”的材料問(wèn)題不是太大。鋁合金這種屈強(qiáng)比高、焊接后強(qiáng)度降低嚴(yán)重的材料，情況要復(fù)雜得多，問(wèn)題比較明顯。而且到緊固件連接部分，破壞情況遠(yuǎn)比軸拉復(fù)雜，問(wèn)題就更嚴(yán)重。
2.4 安全系數(shù)分析
不同承載能力極限狀態(tài)的破壞延性明顯不同。所以美標(biāo)和歐標(biāo)都是對(duì)兩種極限狀態(tài)取不同的分項(xiàng)系數(shù)
對(duì)基本組合，國(guó)標(biāo)、美標(biāo)和歐標(biāo)的荷載組合對(duì)比如下：
可見對(duì)于國(guó)內(nèi)鋁結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用—門窗和幕墻來(lái)說(shuō)，整體上美標(biāo)比歐標(biāo)有更高的總體安全系數(shù)。對(duì)于常規(guī)構(gòu)件兩者相差很小。對(duì)于橫截面上焊接構(gòu)件，美標(biāo)的安全系數(shù)明顯高于歐標(biāo)，對(duì)于縱向焊縫的構(gòu)件，美標(biāo)熱影響區(qū)有0.9的折減系數(shù)，安全度也明顯更高。
另外美標(biāo)LRFD的分項(xiàng)系數(shù)是乘以小于1的數(shù)(0.9和0.75)，歐標(biāo)和國(guó)標(biāo)都是除以大于1的數(shù)。運(yùn)算上乘法比除法更方便，電算效率也會(huì)更高。
國(guó)標(biāo)的抗震組合明顯高于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，但是不同于國(guó)外中震設(shè)防，國(guó)標(biāo)以小震為設(shè)防烈度，而且通過(guò)大量的構(gòu)造做法和系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。對(duì)幕墻，地震作用基本都不起控制作用。
2.5 關(guān)于屈強(qiáng)比
廣泛應(yīng)用的低碳鋼的屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度=235/375=0.627，倒數(shù)為1.59。如果用老標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算這種屈強(qiáng)比低的材料，會(huì)造成材料浪費(fèi)。
鋁合金材料的屈強(qiáng)比總體上要高于低碳鋼，以應(yīng)用最普遍的6061-T6（詞條“6061-T6”由行業(yè)大百科提供）為例，屈強(qiáng)比為240/260=0.923，則無(wú)論按歐標(biāo)還是美標(biāo)，在凈截面都不安全。對(duì)于屈強(qiáng)比更高的材料，問(wèn)題就更嚴(yán)重。
因此，本次標(biāo)準(zhǔn)修改的計(jì)算方法是很有必要的。
2.6 凈截面-剪切（詞條“剪切”由行業(yè)大百科提供）遲滯效應(yīng)：
2.6.1 征求意見稿
7.1.3軸心受拉構(gòu)件和軸心受壓構(gòu)件，當(dāng)其組成板件在節(jié)點(diǎn)或拼接處并非全部直接傳力時(shí)，應(yīng)將危險(xiǎn)截面的面積乘以有效截面系數(shù)η，不同構(gòu)件截面形式和連接方式的η值應(yīng)符合表7.1.3的規(guī)定。
2.6.2 美標(biāo)
美標(biāo)給出了公式，條文說(shuō)明有理論出處和解釋。正文如下：
2.6.3 歐標(biāo)
在附錄K中有3頁(yè)半的很詳盡的計(jì)算規(guī)定。
2.6.4 三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
個(gè)人認(rèn)為剪切遲滯是很重要的，國(guó)標(biāo)的規(guī)定過(guò)于簡(jiǎn)略，有的時(shí)候過(guò)于保守，有的時(shí)候很不安全。歐標(biāo)的內(nèi)容有點(diǎn)太細(xì)、太多，工程設(shè)計(jì)應(yīng)用有難度。美標(biāo)的比較簡(jiǎn)單的表達(dá)式，應(yīng)該也是夠用的，而且工程應(yīng)用也較方便。
2.7 凈截面-螺栓孔削弱
國(guó)標(biāo)考慮了摩擦型高強(qiáng)螺栓的孔前傳力情況，歐標(biāo)和美標(biāo)都沒有，這方面我需要深入了解，不知各位專家有何高見。
螺栓錯(cuò)列排列和角鋁螺栓連接情況，國(guó)標(biāo)沒有規(guī)定，歐標(biāo)和美標(biāo)有詳細(xì)規(guī)定，對(duì)比如下：
2.7.1 美標(biāo)的規(guī)定
J.1.3每個(gè)構(gòu)件的凈截面積為每個(gè)構(gòu)件的厚度和最小凈寬度的乘積之和。對(duì)沖成孔直徑要在鉆孔或擴(kuò)孔公稱直徑基礎(chǔ)上加上0.8mm;對(duì)角線或之字線上布置的孔(圖J.1.3-1)，凈截面為粗截面減去孔鏈上所有孔寬度之和并在每個(gè)孔-孔斜連接間隙加上構(gòu)件縱向兩個(gè)連續(xù)孔的中心距離s的平方，除以構(gòu)件橫向上緊固件連接成的直線上孔中心距離g的4倍。塞焊或角縫隙焊縫中的焊接金屬不應(yīng)包括在凈面積內(nèi)。
s-構(gòu)件縱向兩個(gè)連續(xù)孔的中心距離;g-構(gòu)件橫向上緊固件連接成的直線上孔中心距離
角鋁構(gòu)件縱向的孔在相對(duì)兩個(gè)肢上(圖J.1.3-2)，構(gòu)件截面的長(zhǎng)度應(yīng)將兩個(gè)邊長(zhǎng)相加減去孔的直徑，截面厚度取較薄的肢的厚度。
2.7.2 歐標(biāo)的規(guī)定：
在多于一個(gè)平面上有孔的角鋁或其他構(gòu)件上，距離p應(yīng)該沿材料厚度的中心線計(jì)算。實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要先做圖得到中心線，再算長(zhǎng)度，相當(dāng)麻煩。
2.7.3 幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
螺栓錯(cuò)列排列和角鋁螺栓連接情況，國(guó)標(biāo)沒有規(guī)定，歐標(biāo)和美標(biāo)都采用了s2/4g規(guī)則。
歐標(biāo)圖文并茂，表達(dá)比較清楚，比美標(biāo)多了一個(gè)0.65s的驗(yàn)算。這個(gè)計(jì)算的效果在螺栓間距在3~4.2倍孔徑時(shí)有效果。實(shí)際工程影響比較小。
美標(biāo)考慮了沖孔（詞條“沖孔”由行業(yè)大百科提供）加0.8mm，這是因?yàn)闆_孔要采用陰陽(yáng)模，必然會(huì)在陰模側(cè)(背面)造成孔徑加大，這點(diǎn)更合理。美標(biāo)條文采用文字描述比較簡(jiǎn)略，但是條文說(shuō)明給出了條文說(shuō)明和理論依據(jù)，可以找到相關(guān)的參考文獻(xiàn)研究清楚。這是條文說(shuō)明的優(yōu)勢(shì)所在。
對(duì)于角鋼，歐標(biāo)采用中心線計(jì)算，理論上更精確，但是這在實(shí)際工程計(jì)算中很麻煩。美標(biāo)直接采用外邊尺寸計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)便，但是誤差稍大。對(duì)于薄壁角鋼，兩者差別很小，厚壁差別較大。
這個(gè)對(duì)比清楚地反映了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別。
美標(biāo)算法簡(jiǎn)單方便，考慮了加工工藝造成的結(jié)構(gòu)影響;歐標(biāo)算法繁復(fù)，理論上更精確，但沒有考慮工藝問(wèn)題。對(duì)大多數(shù)工程兩者差別很小。國(guó)標(biāo)只有主要公式，細(xì)一點(diǎn)的都沒有。
美標(biāo)的手冊(cè)型編寫方法，條文說(shuō)明和例題對(duì)標(biāo)準(zhǔn)分層次進(jìn)行解釋，很方便理解。
國(guó)標(biāo)比較粗略，內(nèi)容不足，做復(fù)雜點(diǎn)的工程設(shè)計(jì)還是要參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)資料或輔以相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)(鋁結(jié)構(gòu)方面的國(guó)內(nèi)還沒有)才行。
3 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比-螺栓連接
3.1 概述
征求意見稿沿用了鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的做法，也繼承了它的問(wèn)題。
國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)螺栓強(qiáng)度指標(biāo)一直很亂。抗拉還號(hào)稱考慮了20%的撬力—這個(gè)做法很不合理，有的時(shí)候不夠，有的時(shí)候明顯會(huì)太保守。
鋁結(jié)構(gòu)常用的不銹鋼螺栓國(guó)內(nèi)也沒有像樣的試驗(yàn)研究，國(guó)內(nèi)各標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度指標(biāo)，與材料的國(guó)標(biāo)和歐標(biāo)差異很大。
3.2 普通螺栓
3.2.1 美標(biāo)
美標(biāo)普通螺栓分受拉、受剪、承壓破壞三個(gè)極限狀態(tài)：
3.2.2 國(guó)標(biāo)
3.2.3 對(duì)比分析
螺栓抗剪存在螺紋的影響，這在《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》沒有體現(xiàn)。按老鋼規(guī)條文說(shuō)明是和我們的試驗(yàn)粗糙沒有考慮螺紋，相當(dāng)于簡(jiǎn)單粗暴的降低螺栓強(qiáng)度指標(biāo)包住螺紋削弱的影響。征求意見稿考慮了螺紋的強(qiáng)度折減，但是由于螺栓強(qiáng)度指標(biāo)照搬了《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》里面的內(nèi)容，會(huì)造成螺紋處螺栓強(qiáng)度取值偏低過(guò)于保守。
征求意見稿承壓計(jì)算比較簡(jiǎn)略。承壓強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度系數(shù)為300*1.2/260=1.38.美標(biāo)系數(shù)為2差異過(guò)大。美標(biāo)包含長(zhǎng)圓孔的承壓計(jì)算和邊距計(jì)算，都是國(guó)標(biāo)所沒有的。
3.3 滑移控制螺栓連接
3.3.1 美標(biāo)
材料、構(gòu)造、計(jì)算方法引用的是Research Council on Structural Connections (RCSC) 協(xié)會(huì)的《Specification for Structural Joints Using High Strength Bolts》2014版(2015局部更正，以下簡(jiǎn)稱RCSC2014)，是英制單位，RCSC2014中的內(nèi)容很多，有98頁(yè)，對(duì)材料、安裝、設(shè)計(jì)、計(jì)算、檢驗(yàn)等都有非常詳盡的規(guī)定，其公式簡(jiǎn)要介紹如下：
剪切面在螺紋處折減系數(shù)0.8;受拉螺紋應(yīng)力面積系數(shù)0.75。算法雖然精度差點(diǎn)，但是比較簡(jiǎn)單方便實(shí)用，不用再去查有效螺紋面積表了。
美標(biāo)的一大好處是寫明了理論出處和參考文獻(xiàn)，遇到復(fù)雜的連接如栓焊混合連接可直接找到參考文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3.3.2 歐標(biāo)
剪切連接
受拉連接
3.3.3 國(guó)標(biāo)
承壓型高強(qiáng)螺栓連接存在兩個(gè)極限狀態(tài)：正常使用極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于摩擦面開始滑移;承載能力極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于螺桿、承壓面等破壞。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)只考慮了承載能力極限狀態(tài)。
在螺栓受拉過(guò)程中，由于卸載效應(yīng)，螺栓的拉力增加很少。鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范里面0.8的折減有點(diǎn)過(guò)于保守。
10.1.2 2 在螺栓桿軸方向受拉的連接中，每個(gè)高強(qiáng)度螺栓的承載力設(shè)計(jì)值按下式計(jì)算：
3.3.4 對(duì)比分析：
預(yù)緊力和受拉
美標(biāo)和歐標(biāo)規(guī)定預(yù)緊力為抗拉強(qiáng)度的70%，美標(biāo)考慮0.65的安全系數(shù)為抗拉強(qiáng)度的0.455，歐標(biāo)考慮1.25為0.56。新鋼標(biāo)為60%。整體抗拉為0.6*0.8=0.48。國(guó)標(biāo)預(yù)緊力偏小。抗拉安全系數(shù)介于歐標(biāo)和美標(biāo)之間。
3.4 對(duì)比分析
美標(biāo)的緊固件連接部分內(nèi)容較多、很全面。歐標(biāo)相對(duì)簡(jiǎn)單，國(guó)標(biāo)內(nèi)容較少。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其實(shí)構(gòu)件計(jì)算花不了多少時(shí)間，也較少遇到解決不了的難題，花時(shí)間最多、最容易出問(wèn)題的其實(shí)是節(jié)點(diǎn)。從實(shí)用角度看，這一點(diǎn)上我們應(yīng)該多向美標(biāo)學(xué)習(xí)。
3.4.1 安全系數(shù)分析
不同承載能力極限狀態(tài)的破壞延性明顯不同。所以美標(biāo)和歐標(biāo)都是對(duì)兩種極限狀態(tài)取不同的分項(xiàng)系數(shù)。下表中美標(biāo)以LRFD計(jì)算。征求意見稿各個(gè)不同的螺栓各指標(biāo)有差異，且里面有撬力的因素在里面，難以得出簡(jiǎn)單的安全系數(shù)規(guī)律。
4 結(jié)論與建議
我認(rèn)為概念清晰、安全可靠、易讀、易用是衡量一本標(biāo)準(zhǔn)好壞的金標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)準(zhǔn)不是論文。標(biāo)準(zhǔn)的成功與否是要看有用標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候好不好用，多少人、有多少工程在用這本標(biāo)準(zhǔn)。
三本標(biāo)準(zhǔn)各有千秋。美標(biāo)是以工程設(shè)計(jì)人員視角寫的手冊(cè)，公式簡(jiǎn)潔明了，運(yùn)用方便。從設(shè)計(jì)師的視角看，美標(biāo)堪稱結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的典范。歐洲標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容更學(xué)院派一些，工藝方面的考慮少一些，實(shí)用性差一些。歐標(biāo)和美標(biāo)都是很成熟、編寫水平很高的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)比較有中國(guó)特色。
可靠度指標(biāo)上，總體上美標(biāo)高于歐標(biāo)。老國(guó)標(biāo)的總體可靠度指標(biāo)高于美標(biāo)，但具體構(gòu)件和連接存在不夠安全的情況。征求意見稿的構(gòu)件計(jì)算安全系數(shù)接近于美標(biāo)，螺栓連接安全系數(shù)不好衡量。
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