英国标准BS8118-1-1991.doc
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英国标准 BS8118-1:
1991
铝的建筑用途
第一部分：
设计实践用的术语
目录
前言 3
第一节 通则 4
1.1范围 4
1.2定义 4
1.3主要符号 8
2.1材料指定 13
2.2材料许可 13
2.3强度，机械和物理性质 20
前言
符合英国标准本身并不免除法律责任。
第一节 通则
1.1范围
BS8118的本部分给出框架，栅格和硬质面板结构的元素的设计建议，使用锻造铝合金。
在使用了铸造和锻造的地方，其生产和设计应符合适当的英国标准和紧密联系特定厂商的咨询。
此设计建议适用于结构使用的各类铝合金，并应用服从一般大气状况的结构范围，比如桥梁，高楼，塔楼，道路和轨道交通工具，战舰，起重机和离岸干舷结构。
此建议不包括航空宇航合金，锻造，弯曲外型结构以及服从剧烈热量或化学状况结构的设计细节。
其不适用核反应安全壳，管道，飞机结构和海军舰艇以及不应用于那些规定有可选择编码的结构，例如用于压力容器的BS5500和用于照明圆柱的BS5649。
注意：
此标准参照的出版物名称列举在165页。
1.2定义
属于BS8118此部分的下列定义应用于：
1.2.1紧密交叉部分
1.2.2设计寿命
结构和部件表现安全所要求的周期，带有可接受的或然率，不需要求服务修复和收回。
1.2.3设计光谱
反映由装载活动产生的所有压力范围内的事件数量的表格。
1.2.4细节分类
一个给出细节显示疲劳抗力程度的额度。
1.2.5边缘距离
固定洞中央到最近的元件边缘的距离。
1.2.6有效长度
组件的有效抗力点间的长度，加上一个特定的因素以考虑结尾状况和装载。
1.2.7因素载力
名义载力加上相关部分载力因素。
1.2.8因素寿命
设计寿命加上相关部分寿命因素。
1.2.9因素抗力
被相关部分材料因素分开的组件抗力。
1.2.10失败安全
在发现和监控腐朽裂缝之后，使结构继续可用的能力。
1.2.11腐朽
由重复的压力应用产生的结构的逐渐开裂损坏，不足致使因单一压力应用而导致结构失败。
1.2.12溶解分界
在热效果区域的材料立刻连接到焊接的底部。
1.2.13热影响区域
一个特别的区域，在这个区域里，特定等级铝合金焊接部位附近的材料有力量的减少。
1.2.14强加载力
结构上的所有载荷，不同于不动的或风载荷。
1.2.15不稳定性
结构硬度消减（通常是突然的），消减限制了它的载力承受能力和在一定情况下可以导致突变失效。
1.2.16侧扭力扣住
梁的搭扣伴随着侧面位移和扭曲的联合。
1.2.17侧面抗力
抗力限制了梁的压缩边缘的侧面移动。
1.2.18限制情形
超过结构不符合其使用目的的情况。
1.2.19载荷结果
为设计目的设定的定义载荷循环，假设其按照给定的次数重复。
1.2.20载力光谱
一个图表，其显示相关的作用在结构上不同强度的载荷结果的频率。
1.2.21本地搭扣
组件薄墙搭扣压缩，要用其部件沿面的波浪或波纹来辨别。
1.2.22矿工总和
累积腐蚀损坏总和基于由Palmagren和矿工作出的规则。
1.2.23名义载力
结构在一般工作状态下预期可承受的载力。
1.2.24突出部件
某部分元素，由沿一纵向边被支撑的平面或弯曲的元素组成，该元素相对独立。
1.2.25加强部件
某部分元素，其由纵向加强件硬化，既不沿着元素边缘，也不在其宽度之内。
1.2.26抗力
组件力量基于计算，使用可接受的最大材料值。
1.2.27安全寿命
针对腐蚀的设计，计算寿命要比工作要求寿命长许多倍。
1.2.28半紧密交叉部分
梁的交叉部分，其极端纤维中的压力限制在0.2%的校验压力之内，因为压缩元素的本地搭扣将防止全橡胶瞬间容量的发展。
1.2.29适用性限制情形
当超过此限制情形，可导致结构不适合其使用目的，尽管结构并没有发生任何崩溃。
1.2.30长度直径
支柱的有效长度由旋回范围划分。
1.2.31硬质部件
某部分元素，由沿两面纵向边被支撑的平面或弯曲的元素组成。
1.2.32应力循环
一个各种压力作用在一个点的模式，其一般为两个对立半波的形状。
1.2.33应力历史
记录在装载过程中一个点的压力作用过程。
1.2.34应力范围
（1）作用于平面原理的压力原理的最大代数变化，在面板或因素上的任何压力循环，分离不大于45°。
（2）在焊接处的任何一个压力循环的最大和最小向量总和之间的代数和向量变化。
1.2.35应力光谱
一个表示在装载活动过程中不同量级的所有压力范围的活动数量的表格。
1.2.36扭力搭扣
伴有扭曲的支柱搭扣。
1.2.37扭力/曲折搭扣
在伴有扭曲外还带有全面弯曲的支柱搭扣。
1.2.38最后的限制状态
当超过就会导致部分或全部结构崩溃的限制情形。
1.3主要符号
下列符号适用于本英国标准使用。
A 面积
或耐久额度
Ae 有效部分面积
Av有效剪切面积
a 横向使僵硬物空间
或非硬质面板宽度
BRF承受固定件的抗力因数
b 平面因素宽度
be 腹板（厚梁板）的有效宽度
C 耐久额度
D 用于半金属的圆管直径
或用于外边缘网的的全部深度
d 边缘间网的深度
或非硬质面板的深度
df 固定件或销的名义直径
E弹力系数
F疲劳测试因数
F热影响区域的融化界限
（HAZ）
Fc高力量摩擦手门闩的摩擦能力（HSFG门闩）
f用于kz的缩减因素
foc恒量振幅定点压力
fov变量振幅定点压力
fr设计压力范围
fu终极张力压力（BSEN10002-1中的指定压力Rm）
fo-2最小0.2%张力实验压力（BSEN10002-1中的指定压力Rp0.2）
G 剪切系数
g 压力倾斜系数
gt焊接咽喉
ge焊接的腿部长度
H 变形因素
加强元素系数
或到一自由边的距离
Is 整个有效硬件（金属板梁）部分区域的第二瞬间
ISU一个金属板（多硬质金属板）分单元区域的第二瞬间
Iy在质心轴之上区域的第二瞬间
J扭转恒量
K支柱的有效长度因素
K1门闩抗力的计算系数
K2疲劳失误标准里的衡量
kL本地塔接系数
kv纵向抗力上的缩减要素，考虑高剪切
kzHAZ材料的力量要素
k改良后的HAZ材料的力量要素
L 支件间长度
l侧支件间的有效长度
le 对接焊缝的有效长度
lf 角焊缝的有效长度
M计算下力矩装载
M相等统一瞬间
Mcr侧面扭力搭扣的弹性评定统一瞬间
MfMRS的完全压实值
MRF边缘专用的MRS限制值
MRS无煎切下某部分的计算力矩抗力
MRSO允许煎切的某部分的限制计算力矩抗力
MRSx主轴的单轴计算力矩（允许剪切）
MRSy副轴的单轴计算力矩（允许剪切）
MRx侧面扭力搭扣抗力的计算力矩
MsMRS的半压实值
Mx主轴的单轴瞬间
Mx主轴的相等统一瞬间
My副轴的单轴瞬间
My副轴的相等统一瞬间
M1最大计算力矩
M2最小计算力矩
mfr-N曲线的倒转斜面（腐蚀）
m1,m2剪切搭扣因素（金属板梁）
N织网的数量
或预测损坏循环
n压力范围循环的相等数量（腐蚀）
或焊接和载荷间的天数
P 轴的张力或由计算载荷产生的压缩力
或保护
Pcr 扭力搭扣的弹性评定载力
Po 门闩的标准负荷
Pp 载力预加压力
PR基于全部圆柱或扭力搭扣上的计算轴抗力
PRB铰链焊接的计算抗力
PRF平缘焊接的计算抗力
PRFBHAZ连接于铰链焊接溶解界限的计算抗力（直接一般张力）
PRFFHAZ连接于平缘焊接溶解界限的计算抗力（直接一般张力）
PRG黏结连接的计算抗力
PRS计算轴抗力（张力或压缩力）
PRTBHAZ连接于铰链焊接坡脚的计算抗力（直接一般张力）
PRTFHAZ连接于平缘焊接坡脚的计算抗力（直接一般张力）
PRx主轴上的全部圆柱搭扣的计算轴抗力
PRy副轴上的全部圆柱搭扣的计算轴抗力
PRZHAZ在直接载力下的计算抗力
pa用于本地容量的限制压力（张力和压缩力）
pazHAZ里的限制直接压力
pf用于固体柳钉和门闩的限制压力
po用于弯曲和全面可弯的限制压力
pof用于边缘材料的限制压力
pow用于网格材料的限制压力
ps用于全面搭扣稳定性的限制压力
或侧面扭力搭扣压力
或用于像边缘间的一个薄圆柱一样处理的网格的搭扣压力
pt焊接渗透
pv在剪切里的限制压力
pvzHAZ里的限制剪切压力
pw焊接金属的限制压力
pw1因定位冲力产生的网格边缘尽头的压力
pw2因定位冲力产生的网格中点的压力
p1支柱曲线图里的p2的压力轴值
或用于非焊接全密封部分po的值
R半金属弯曲内部元素的曲率半径
ry 旋转的副轴半径
S 毛重项目中的弹性部分部件，不带HAZ缩减，本地搭扣或洞。
Sa,Sb 计算载荷下的外部载力作用
Sf 有效边缘部分的塑胶系数（金属板梁）
Sn 网部分的塑胶系数
Sne 有效网部分的塑胶系数
s p1上的因数，出于对支柱的不符合垂直容差或弯曲的考虑
T HAZ底部
t 厚度
tA０.５（tA＋tB）和１.５tB的较小者
tB用焊接连接的最薄元件的厚度
tC用焊接连接的最薄元件的厚度
te有效窄路
tf边缘厚度
t2边缘厚度
V 计算载荷下的剪切冲力
VRFB 连接于铰链焊接溶解界限HAZ的计算剪切抗力
VRFF连接于平缘焊接溶解界限HAZ的计算剪切抗力
VRS计算剪切冲击抗力
VRTB连接于铰链焊接溶解底部HAZ的计算剪切抗力
VRTF连接于平缘焊接溶解底部HAZ的计算剪切抗力
VRWVRS的限制值
VRZ剪切中HAZ的计算抗力
vtf 现场风速（2.2.2）
v1弹力评定剪切搭扣因素
v2基础张力区域剪切搭扣因素
v3边缘辅助张力区域剪切搭扣因素
W 焊接金属
w 半硬质金属板中的硬物斜度
y从半硬质金属板中央到最外部硬物中央的距离
yc从中立轴到较重压缩边的距离
yo从中立轴到较轻压缩边或张力边的距离
y1从中立轴到梁中最严格压力纤维的距离
y2从中立轴到梁中压缩边缘元素的距离
Ze 有效部分的弹性系数
Zn 网部分的弹性系数
Zne 有效网部分的弹性系数
Z从焊点扩张HAZ的距离
zoZ的基础值
α 网格中的最小到最大剪切压力比例（弹性压力分配）
或 修改因数用于HAZ范围以虑及高温
αS单一剪切门闩或柳钉计算系数
β 长度直径参数
βo半紧密β的限制值
β1全紧密β的限制值
γc巧合失败因数
γf全面载力因数
γf1,γf2 部分载力因数
γL腐朽寿命因数
γm材料因数
γmf腐朽材料因数
γs摩擦能力计算里面的系数
ε常数〔250/Po〕1/2
λ用于圆柱搭扣，扭力搭扣和侧部扭力搭扣的长度直径参数
λy副轴上支柱的长度直径比
η用于HAZ范围的修改系数以虑及热量增加
σcr带有加强件元件的弹力评定压力
σcro不带有加强件元件的弹力评定压力
σ1计算载荷下焊接上的正常压力
τ1垂直作用于焊接轴的剪切压力
τ2平行作用于焊接轴的剪切压力
μs滑动系数
2.1材料指定
用于此标准中总体工程使用目的的锻造铝和铝合金的指定应符合国际4指分类系统。
附录A里面有关于此系统的细节。
附录A里的图表A.1里面用参照的手法显示现行和老式的英国标准指定，连同最相同的ISO和其它外国指定。
2.2材料许可
2.2.1挤压物，薄板，金属板，拉制管，锻炼和铸件
2.2.1.1标准材料
2.2.1.1.1总体
BS8118的本部分概述了结构，其生产选自用于列于表格2.1和2.2以及符合BS8118第2部分细节的状况和回火的铝合金范围。
合金列于两个目录中，第一种热处理在图表2.1和在2.2.1.1.2有描述，第二种非热处理在图表2.2和在2.2.1.1.3有描述。
铸件只有在接受了充分的测试的以及设立高质量的控制程序用于铸件的生产并得到工程师认可其表现后，才可使用于并仅使用于载荷承受结构。
此标准的设计规则，如在无像厂商密切咨询的情况下不得使用于铸件。
2.2.1.1.2热处理合金
下列合金从热处理导出力量：
（a）合金6082。
最普通的是这些合金是中等力量合金，6082（ALSilMgMn）耐力等级B（查看2.4.2），通常使用在全面热处理状况下，例如6082-T6，和用于焊接和非焊接结构。
这类合金的选择基于良好物理性质和高抗腐蚀力的结合。
大部分形态都是可用的：
固体和空心，压延，金属板，薄板，管子和锻炼件。
设计时要注意在焊接连接位的热反应区域会出现力量丢失。
（b）合金6061。
可供6082选择的合金是耐力等级为B的6061（AlMglSiCu），其有着非常相似的性质，在可摸段性和表面成品上有细微的提升。
一般用于压延管状形式和主要用于建筑物。
（c）合金6063。
应用于力量并不占非常重要的地位和需服从外型要求的地方。
耐力等级为B的合金6063（AlMg0,7Si）更为受欢迎，因为其结合了中等力量和良好的耐力以及表面成品。
其明显会响应电镀和相同的专利结束过程。
合金6063的力量较6082低，并和它一样会在焊接连接的热反映区域出现力量丢失。
可用于压延物，管子和锻炼物和明显适合薄墙和复杂压延部分。
其主要使用在建筑物应用中，如幕墙和窗框的安装。
（d）合金7020。
一种更高级的合金，容易焊接（虽然不仅限于焊接结构），中等力量7***系列合金7020（ALZN,5Mgl）耐力等级C。
由于其自然时效特性，它比6***系列有较好的后焊接力量。
7***系列合金里的材料和其它对环境状况都是很敏感的，其能否叫人满意的运做主要依仗于正确掌握控制其成分和张力性质的制作和生产方法。
如果T6状况下的材料被建议用于包括冷工在内的任何操作，如弯曲，剪切，冲孔等，将使得合金易受压力腐蚀裂缝；作为基本，在使用和服务方面的问题，工程师和厂商会有直接的合作。
一般情况下这种合金为圆桶状和简单压延实心和空心部分，虽然有时可按照特殊要求进行锻炼。
（e）合金LM25。
耐力等级为B的合金LM25（AlSi7Mg）是具有良好基础特征，抗腐蚀和机械特性的铸造合金。
其可用于在沙和冷铸里热处理的四种状况，以及主要使用于建筑和食物制作安装。
2.2.1.1.3非热处理合金
下列合金只有靠机械硬化提高力量，它们被造成薄板和面板形式，有时也会有些普通压延形式。
（a）合金1200。
耐力等级为A的合金1200（Al99.0）是一种纯商业铝，带有高柔软性和十分好的抗腐蚀能力。
用于建筑工程中的非高压部件并只以面板形式出现。
（b）合金3103。
耐力等级为A的合金3103（AlMnl）是一种比纯商业更强和更硬的铝，而且同样带有高柔软性和十分好的抗腐蚀能力，广泛用于建筑薄板和垂直面板。
其可以薄板形式出现。
（c）合金3105。
耐力等级为A的合金3105（AlMn0,5Mg0,5）在外型建筑薄板市场上变的越来越流行，缘于其较之3103在硬度和力量上的更高的特性。
同时其还有经济优势。
只可以薄板形式出现。
（d）合金5083。
耐力等级为A的合金5083（AlMg4,5Mn0,7）用于焊接结构，电镀和储水池工作，因为它容易焊接并不会出现重大的力量流失和有高灵活性。
在O和F状况下5083的张力要比6082-T6低，但重要的是在焊接后前者会较高。
禁止长时间暴露在温度高于65度环境之下，因为会导致那些早在不利环境中被腐蚀的镁/铝金属间化合物的结晶仓促。
当这种金属用于同步冷环境操作时效果还会进一步恶化。
其可成面板，薄板，单压延部分，拉制管和铸件。
其除了易焊接和易成型外，还有很好的耐久度尤其是在海洋环境。
（e）合金5251，5154A和5454。
耐力等级全部为A的合金5251（AlMg2），5154（AlMg3,5（A））和5454（AlMg3Mn）可成薄板，面板和简单压延。
5154A和5251还可成铸件。
主要的增加物为镁,使得合金在温和环境中很柔软，但可迅速硬化。
它们的焊接度和防腐性能都很好，尤其是在海运环境中。
因此多用于暴露于海运环境的镶板和结构。
5154A和5454比5251较强。
当暴露于逐渐上升温度之中，能提供最强的压力腐蚀免疫的5***系列合金就是5454。
当高于3%Mg的5***系列合金暴露于逐渐上升温度中时会易受压力腐蚀的影响。
（f）合金5251：
用于焊接接合管子。
焊接接合管子由5251条（AlMg2）制成，由于在成型和完工碾压过程中表现强硬，因此这种管子被授予耐力等级B。
其主要使用于例如公园摆设，扶手，梯子的总体工程。
（g）合金LM5。
耐力额度为A的合金LM5（AlMg5Sil）是拥有绝佳成品特质的中等强度铸件合金，成品表面很有光泽，但只是适合简单的形状。
其主要用于建筑用沙石铸件，装饰和需要阳极化处理的地方。
（h）合金LM6。
耐力等级为B的合金LM6（AlSil2）是一种有着高铸造性质，高展延性和冲击强度，并高度抗腐蚀的更为中等强度铸造合金。
其可用于沙石，冷铸以及其它包括总体，海运和电力应用的广泛用途，还可上诉平均复杂性和尺寸的铸件。
2.2.1.2带有其标准和非标准性质的其它厚度材料和合金
列于表格2.1和2.2的合金有时候会被用于其它硬度和其它标准或非标准韧度，状况。
如设计者和客户双方同意，或会使用对此种材料的最低品质的担保。
2.2.1.3其它合金
其它的合金可以提供更高的强度，如2014A，和/或更高的焊接后强度，如7019，但是这些强度可能会导致形成其它的有害性质。
因此工程师建议在没经过详细考虑和在无高信誉厂商咨询的前提下不要使用任何此种合金。
列于考虑范围的性质包括耐力，可焊接度，抗裂痕传播度和运行性能。
7***系列合金有较高保证强度，例如7019，会要求在安装过程中的特殊控制，如微结构控制，残余压力控制和冷工控制，见2.2.1.1.1（d）。
2.2.2门闩和铆钉
门闩和铆钉材料连同它们的耐力等级都列于表格2.3中。
门闩和铆钉的选择指导在表格2.4.3.2中给出。
表格2.1热处理合金
表格2.2非热对待合金
表格2.3门闩和铆钉材料
这些材料也可用于特殊性质铆钉和门闩的生产，包括螺丝孔。
较大半径的铆钉或会需要特殊头状外型。
见BS1974。
2.2.3填充金属
用于钨惰性气体焊接（TIG）和金属惰性气体焊接（MIG）会列出在表格2.4，连同其耐力等级。
填充金属的选择指导在表格2.5.3.2。
2.3强度，机械和物理性质
1强度和机械性质
标准合金范围连同它们可成的样式，韧度状态和机械性质在表格2.1和2.2中。
用于合金韧度和状态的精练金属的机械性质列在表格2.1和2.2中，用来测定表格4.1中给出的限制压力。
在合金焊接近似合金强度限制百分比的地方提供各种韧度。
这些在HAZ里的强度在经过一段时间的自然或人工成熟后才会达到，细节见表格2.1的标注。
表格2.4焊接填充金属
门闩和柳钉材料的强度在表格2.3中给出。
合金的机械性质随温度和那些在表格2.1，2.2和2.3中给出的因素变化
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