BS EN 1999-1-1:2007+A2:2013. 欧洲标准9：铝结构设计第1‐1 部分：总规则
Eurocode 9: Design of aluminium structures. General structural rules
目录
前言.........................................................................................................................................7
1 概述...................................................................................................................................11
1.1 应用领域......................................................................................................................... 11
1.1.1 EN 1999 的应用领域............................................................................................. 11
1.1.2 EN 1999‐1‐1 的应用领域...................................................................................... 11
1.2 标准参考......................................................................................................................... 12
1.2.1 普通参考.............................................................................................................. 12
1.2.2 结构计算参考文献.............................................................................................. 13
1.2.3 铝合金参考文献.................................................................................................. 13
1.2.4 焊接参考文献...................................................................................................... 16
1.2.5 其他参考文献...................................................................................................... 16
1.3 假设.................................................................................................................................16
1.4 应用原理及规则的区别................................................................................................. 17
1.5 术语................................................................................................................................. 17
1.5.1 框架...................................................................................................................... 17
1.5.2 副架...................................................................................................................... 17
1.5.3 框架类型.............................................................................................................. 17
1.5.4 整体分析.............................................................................................................. 17
1.5.5 系统长度.............................................................................................................. 17
1.5.6 扭曲长度.............................................................................................................. 17
1.5.7 剪牵力.................................................................................................................. 17
1.5.8 性能设计.............................................................................................................. 17
1.6 符号................................................................................................................................. 17
1.7 钢筋轴条款..................................................................................................................... 28
1.8 施工条款......................................................................................................................... 29
2 设计基础............................................................................................................................30
2.1 要求................................................................................................................................. 30
2.1.1 基本要求.............................................................................................................. 30
2.1.2 可靠性管理.......................................................................................................... 30
2.1.3 设计寿命，耐久度和坚固性.............................................................................. 30
2.2 极限状态设计原则......................................................................................................... 30
2.3 基本变项......................................................................................................................... 31
2.3.1 作用力与环境影响.............................................................................................. 31
2.3.2 材料及产品特性.................................................................................................. 31
2.4 局部系数法检测............................................................................................................. 31
2.4.1 材料特性计算值.................................................................................................. 31
2.4.2 几何数据计算值.................................................................................................. 31
2.4.3 设计强度.............................................................................................................. 31
2.4.4 静态平衡检测（EQA）....................................................................................... 32
2.5 试验辅助设计................................................................................................................. 32
3 材料...................................................................................................................................32
3.1 概述................................................................................................................................. 32
3.2 建筑用铝......................................................................................................................... 32
3.2.1 材料等级.............................................................................................................. 32
3.2.2 锻炼铝合金的材料特性...................................................................................... 33
3.2.3 熔锻铝合金材料特性.......................................................................................... 39
3.2.4 尺寸，密度及容差.............................................................................................. 40
3.2.5 材料常数设计值.................................................................................................. 40
3.3 接合设备......................................................................................................................... 40
3.3.1 概述...................................................................................................................... 40
3.3.2 螺栓，螺母及垫片.............................................................................................. 41
3.3.3 铆钉...................................................................................................................... 42
3.3.4 焊接耗材.............................................................................................................. 43
3.3.5 黏合剂.................................................................................................................. 44
4 耐久度................................................................................................................................45
5 结构分析............................................................................................................................46
5.1 结构建模分析................................................................................................................. 46
5.1.1 结构建模及基本假设.......................................................................................... 46
5.1.2 接合建模.............................................................................................................. 46
5.1.3 地面结构的相互作用.......................................................................................... 46
5.2 整体分析......................................................................................................................... 46
5.2.1 结构几何变形的影响.......................................................................................... 46
5.2.2 框架的结构稳定性.............................................................................................. 47
5.3 缺陷................................................................................................................................. 47
5.3.1 基础...................................................................................................................... 47
5.3.2 框架整体分析的缺陷.......................................................................................... 48
5.3.3 固定系统分析的缺陷.......................................................................................... 52
5.3.4 钢筋缺陷.............................................................................................................. 54
5.4 分析方法......................................................................................................................... 54
5.4.1 概述...................................................................................................................... 54
5.4.2 整体弹性分析...................................................................................................... 55
5.4.3 整体塑性分析...................................................................................................... 55
6 钢筋的最终极限状态.........................................................................................................56
6.1 原理................................................................................................................................. 56
6.1.1 概述...................................................................................................................... 56
6.1.2 强度特征值.......................................................................................................... 56
6.1.3 安全局部系数...................................................................................................... 56
6.1.4 横截面分类.......................................................................................................... 56
6.1.5 局部挠曲抗性...................................................................................................... 62
6.1.6 焊接端高温部位的软化...................................................................................... 63
6.2 横截面强度..................................................................................................................... 65
6.2.1 概述...................................................................................................................... 65
6.2.2 截面特性.............................................................................................................. 66
6.2.3 拉力...................................................................................................................... 67
6.2.4 压力...................................................................................................................... 68
6.2.5 挠矩...................................................................................................................... 68
6.2.6 剪力...................................................................................................................... 70
6.2.7 扭曲...................................................................................................................... 71
6.2.8 扭曲及剪力.......................................................................................................... 72
6.2.9 挠曲及标准应力.................................................................................................. 72
6.2.10 挠曲，切应力及标准应力................................................................................ 74
6.2.11 腹板支架............................................................................................................ 74
6.3 钢筋挠曲抗性................................................................................................................. 74
6.3.1 受压钢筋.............................................................................................................. 74
6.3.2 弯曲钢筋.............................................................................................................. 78
6.3.3 弯曲及轴向压力下的钢筋.................................................................................. 80
6.4 均质组合钢筋................................................................................................................. 84
6.4.1 概述...................................................................................................................... 84
6.4.2 受压三角杆.......................................................................................................... 85
6.4.3 枝肋受压杆.......................................................................................................... 87
6.4.4 小间隔框架组合杆.............................................................................................. 88
6.5 水平载荷非加固板......................................................................................................... 89
6.5.1 概述...................................................................................................................... 89
6.5.2 均匀压力抗性...................................................................................................... 89
6.5.3 平面动量抗性...................................................................................................... 90
6.5.4 横向或纵向应力梯度抗性.................................................................................. 91
6.5.5 剪力抗性.............................................................................................................. 91
6.5.6 组合作用力抗性.................................................................................................. 92
6.6 平面载荷下的加固板..................................................................................................... 92
6.6.1 概述...................................................................................................................... 92
6.6.2 均匀压力下的加固板.......................................................................................... 93
6.6.3 面内矩情况下的加固板...................................................................................... 95
6.6.4 作用于复合加固板上的纵向应力梯度...............................................................95
6.6.5 剪力复合加固覆盖板.......................................................................................... 95
6.6.6 正交板的屈曲负荷.............................................................................................. 96
6.7 实腹梁............................................................................................................................. 99
6.7.1 概述...................................................................................................................... 99
6.7.2 平面弯曲的梁强度.............................................................................................. 99
6.7.3 纵向腹板加固件的梁的强度............................................................................ 101
6.7.4 剪力强度............................................................................................................ 102
6.7.5 横向荷载阻力.................................................................................................... 107
6.7.6 相互作用............................................................................................................ 109
6.7.7 承缘板引起的挠曲............................................................................................ 111
6.7.8 腹板加强肋........................................................................................................ 111
6.8 加肋腹板用钢筋........................................................................................................... 112
6.8.1 弯曲矩的阻力.................................................................................................... 112
6.8.2 剪切作用力抗性................................................................................................ 113
7 使用极限状态..................................................................................................................115
7.1 概述............................................................................................................................... 115
7.2 建筑物的使用极限状态............................................................................................... 115
7.2.1 垂直挠曲............................................................................................................ 115
7.2.2 水平挠曲............................................................................................................ 115
7.2.3 动态效应............................................................................................................ 115
7.2.4 弹性挠曲计算.................................................................................................... 115
8 连接设计..........................................................................................................................117
8.1 设计基础....................................................................................................................... 117
8.1.1 引言.................................................................................................................... 117
8.1.2 外加力和力矩.................................................................................................... 118
8.1.3 连接强度............................................................................................................ 118
8.1.4 设计设想............................................................................................................ 118
8.1.5 制造和施工........................................................................................................ 118
8.2 螺栓，铆钉和焊接连接的相关交叉........................................................................... 119
8.3 受到振动和/或负荷翻转的剪切连接.......................................................................... 119
8.4 连接分类....................................................................................................................... 119
8.5 螺栓，铆钉和销连接................................................................................................... 119
8.5.1 螺栓和铆钉孔的位置........................................................................................ 119
8.5.2 紧固件孔的演绎................................................................................................ 121
8.5.3 螺栓连接类型.................................................................................................... 124
8.5.4 紧固件之间的力的分布.................................................................................... 126
8.5.5 螺栓的设计强度................................................................................................ 127
8.5.6 铆钉的设计强度................................................................................................ 129
8.5.7 沉头铆钉和螺栓................................................................................................ 130
8.5.8 空心铆钉和带芯铆钉........................................................................................ 130
8.5.9 防滑连接中的高强度螺栓................................................................................ 131
8.5.10 撬力.................................................................................................................. 132
8.5.11 长连接.............................................................................................................. 133
8.5.12 一列紧固件的单搭接...................................................................................... 134
8.5.13 胶合板中的紧固件.......................................................................................... 134
8.5.14 销接.................................................................................................................. 134
8.6 焊接............................................................................................................................... 136
8.6.1 概述..................................................................................................................... 136
8.6.2 热影响区(HAZ)................................................................................................... 136
8.6.3 焊接设计............................................................................................................ 136
8.7 混合连接....................................................................................................................... 143
8.8 粘合连接....................................................................................................................... 143
8.9 其它连接方法............................................................................................................... 144
附件A( 标准性) 施工等级...................................................................................................145
附件B( 标准性) 张力中等效T 型支座................................................................................146
B.1 评估阻力的一般规定................................................................................................... 146
B.2 单个排列的螺栓，小组排列的螺栓，小组排列的螺栓........................................... 150
附件C( 参考性) 材料选择...................................................................................................152
C.1 概述............................................................................................................................... 152
C.2 锻造产品....................................................................................................................... 152
C.2.1 热处理锻造合金................................................................................................ 152
C.2.2 无热处理的煅焊合金........................................................................................154
C.3 铸造制品....................................................................................................................... 155
C.3.1 概述.................................................................................................................... 155
C.3.2. 热处理的铸造合金:EN AC‐42100，EN AC‐42200，EN AC‐43000 和EN AC‐43300 ......................................................................................................................................155
C.3.3 无热处理的铸造合金:EN AC‐44200 和EN AC‐51300.....................................156
C.3.4 铸件特殊设计规定............................................................................................ 156
C.4 连接设备....................................................................................................................... 157
C.4.1 铝螺栓................................................................................................................ 157
C.4.2 铝铆钉................................................................................................................ 157
附件D( 参考性) 表面腐化和保护.......................................................................................159
D.1 不同暴露条件下的铝腐化........................................................................................... 159
D.2 铝合金的耐久类型....................................................................................................... 159
D.3 防腐保护....................................................................................................................... 159
D.3.1 概述.................................................................................................................... 159
D.3.2 铝结构的一般防腐保护.................................................................................... 160
D.3.3 和铝或者其它金属接触的铝............................................................................ 161
D.3.4 铝和非金属材料的接触面................................................................................ 161
附件E( 参考性) 应力与变形关系的分析模式.....................................................................166
E.1 应用领域....................................................................................................................... 166
E.2 分析模式....................................................................................................................... 166
E.2.1 分段线性模式.................................................................................................... 166
E.2.2 连续模式............................................................................................................ 168
E.3 的估计近似值.......................................................................................................... 171
附件F( 参考性) 弹性极限的横截面特性.............................................................................172
F.1 概述................................................................................................................................ 172
F.2 横截面极限状态定义.................................................................................................... 172
F.3 根据极限状态的横截面等级........................................................................................ 172
F.4 最终轴荷载的估计........................................................................................................ 173
F.5 最终弯矩的估计............................................................................................................ 174
附件G( 参考性) 旋转性能...................................................................................................176
附件H( 参考性) 连续梁的塑性球窝节的研究方法.............................................................178
附件I( 参考性) 弯曲梁和通过扭曲或扭曲‐弯曲的压缩杆..................................................180
I.1 弹性临界矩和长宽比.................................................................................................... 180
I.1.1 基础..................................................................................................................... 180
I.1.2 符合附属或主要轴的均匀对称截面梁的计算公式..........................................180
I.1.3 与主要轴，一条中心轴或两条对称轴相对称的相同截面梁..........................186
I.1.4 附属轴对称截面的均匀承载支架..................................................................... 187
I.2 变形长宽比.................................................................................................................... 189
I.3 扭曲及挠曲弹性临界标准应力.................................................................................... 191
I.4 挠曲弯曲和扭力‐挠曲弯曲长宽比............................................................................... 192
附件J （参考性）横截面特性..........................................................................................197
J.1 扭力常量It..................................................................................................................... 197
J.2 剪切中心位置S............................................................................................................. 197
J.3 挠曲常量Iw.................................................................................................................... 197
J.4 细长板壁开放横截面的横截面常量............................................................................ 201
J.5 带支路的开放横截面的横截面常量............................................................................ 203
J.6 带有封闭构件的横截面扭力常量和剪切中心............................................................ 204
附件K （参考性）钢筋设计中剪切牵引效应...................................................................205
K.1 概述............................................................................................................................... 205
K.2 弹性剪切牵引有效宽度............................................................................................... 205
K.2.1 剪切牵引有效宽度系数.................................................................................... 205
K.2.2 剪滞的应力分布................................................................................................ 207
K.2.3 面内负荷效应.................................................................................................... 207
K.3 最大极限状态下的剪牵力................................................................................... 208
附件L( 参考性) 连接的分类................................................................................................209
L.1 概述............................................................................................................................... 209
L.2 完全修复连接............................................................................................................... 210
L.3 部分修复连接............................................................................................................... 210
L.4 按照硬度分类............................................................................................................... 210
L.5 按照强度分类............................................................................................................... 211
L.6 按照延伸性分类........................................................................................................... 211
L.7 连接设计的基本要求................................................................................................... 211
L.8 框架连接的要求........................................................................................................... 211
L.8.1 概述.................................................................................................................... 211
L.8.2 铰接的基本连接................................................................................................ 213
L.8.3 嵌入连接............................................................................................................ 213
附件M( 参考性) 胶合连接..................................................................................................214
M.1 概述.............................................................................................................................. 214
M.2 胶黏剂.......................................................................................................................... 214
M.3 通过粘黏实现的接合粘合设计.................................................................................. 215
M.3.1 接头设计........................................................................................................... 215
M.3.2 黏合剂的特征阻力........................................................................................... 216
M.3.3 设计剪切力的应力........................................................................................... 216
M.4 试验.............................................................................................................................. 217
1 概述
1.1应用领域
1.1.1EN 1999 的应用领域
（1）P 欧洲标准1999 适用于铝质结构、土木工程和建筑物设计规划。它满足结
构安全和使用性能，以及欧洲标准1990‐‐结构设计基本原则中给出的设计与核查
基本原则的主要要求。
（2） 欧洲标准1999 只涉及铝结构强度，使用性能，耐久度及抗火强度。其他
的要求，比如热绝缘或隔音就没有考虑在其中。
（3） 欧洲标准与以下标准一起运用：
-欧洲标准EN 1990 «结构设计基础»
-欧洲标准EN 1991 «结构作用力»
-铝结构建设产品的欧洲标准
-欧洲标准PrEN 1090-1«铝结构和钢结构施工-第1 部分:发货的普通条件» 5）
-欧洲标准PrEN 1090-3 «铝结构和钢结构施工-第3 部分:铝结构施工»5）
（4） 1999 包括如下五部分:
-欧洲标准EN 1999-1-1 铝结构设计-总规则
-欧洲标准EN 1999-1-2 铝结构设计-抗火性设计
-欧洲标准EN 1999-1-3 铝结构计算-疲劳敏感结构
-欧洲标准EN 1999-1-4 铝结构计算-冷轧钢板结构
-欧洲标准EN 1999-1-5 铝结构计算-薄壳结构
1.1.2 EN 1999-1-1 的应用领域
（1）EN1999-1-1 为锻接铝合金结构计算确定了基本规则，同时为铸造合金规定了限定要求（参考第3 节）。 注释 材料的最小厚度可由国家附件规定。如果本标准未做出明确规定，
必须遵守以下限值：
—构件厚度大于或等于0.6 毫米；
—焊接构件厚度大于或等于1.5 毫米；
—连接使用：
•直径大于或等于5 毫米的钢质螺栓和销钉；
•直径大于或等于8 毫米的铝质螺栓和销钉；
•直径大于或等于4.2 毫米的铆钉和螺钉。
（2）EN1999-1-1 涉及以下内容： 第1 章：概述 第2 章：设计基础 第3 章：材料 第4 章：耐久性
5）制定过程中。 第5 章：结构分析
第6 章：钢筋的最终极限状态
第7 章：极限使用状态
第8 章：接合设计
附录A：施工等级
附录B：等压T 型端
附录C：材料选择
附录D：腐蚀及表面防护
附录E：应力—变形关系分析模
附录F：超过弹性极限时横截面性能
附录G：旋转性能
附录H：连续梁塑性球窝节的分析方法
附录I：梁的变形及受压钢筋的扭曲和挠曲
附录J：横截面特性
附录K：构件计算中的剪牵力
附录L：接合类别
附录M：粘黏连接
（3）第1、2章为EN1990«结构设计基础»的第1、2节增加了补充条款。
（4）第3章涉及结构铝合金产品的材料特性。
（5）第4章涉及耐久性的总规则。
（6）第5章论及结构分析，文中将钢筋看作线型构件进行精确建模，以便整体分析。
（7）第6章论及横截面和钢筋计算的详细规则。
（8）第7章论及使用性能的规则。
（9）第8章论及静态载荷下连接的详细规则：螺栓连接，铆接，焊接及粘接。
1.2 标准参考
（1）应用本标准时，以下的参考文献必不可少。标明日期的参考文献，只有提到的版本可用。未标明日期的参考文献，采用最新版本（包括可能的修改）。