3.2 连接

表2 螺栓的品种、规格及技术要求

注：^*A级用于d≤24mm和 l≤10d或 l≤150mm(按较小值)的螺栓；
B级用于d＞24mm或 l＞10d或 l＞150mm(按较小值)的螺栓。
    2 国外几种主要的铝合金结构规范关于螺栓材料选用的规定：欧洲铝合金结构设计规范（prEN 1999-1-1:2002，下文简称欧规）允许使用铝合金螺栓、不锈钢螺栓和钢螺栓，并规定了这3类材料的力学性能值；英国铝合金结构设计规范（BS 8118:1991，下文简称英规）允许使用铝合金螺栓、不锈钢螺栓和钢螺栓，但未规定不锈钢螺栓和钢螺栓的力学性能值；美国铝合金结构设计规范(Specifications and guidelines for aluminum structures:1994，下文简称美规)仅允许使用铝合金螺栓。参考以上国外规范，本规范规定宜采用铝合金、不锈钢螺栓，也可采用钢螺栓。由于未作表面保护的钢螺栓同铝合金构件之间会发生电化学腐蚀，故使用钢螺栓时，必须做好表面处理，且表面镀层应保证具有一定的厚度。
    3 铝合金结构连接中采用有预拉力的高强度螺栓应符合一定的适用条件，欧规和英规均规定了构件材料的名义屈服强度f_0.2的最低值，欧规为200N/mm²，英规为230N/mm²。如不符合这一条件，则高强度螺栓连接节点的强度就应由试验来测定。而在美规中只允许使用普通螺栓，对高强度螺栓未作相应规定。
    根据有关文献研究，当高强度螺栓的抗拉强度 超过铝合金构件抗拉强度f_u的3倍时，如不采取特别的构造措施（如采用较大直径的硬质垫圈），则螺栓内强大的预拉力会造成与螺栓头或螺母相接触的铝合金构件表面损伤，进而引起螺栓松弛和预拉力损失。在极端温度变化或连接较长时，由于铝合金构件与钢螺栓具有不同的热传导系数，将会引起摩擦面抗滑移系数的变化，进而影响连接节点的强度。此外，不作任何处理的铝合金构件表面的抗滑移系数很低，根据有关文献研究约为0.10～0.15；而对铝合金材料摩擦面的处理方法目前尚无相应的国家标准，也缺乏试验数据和统计资料。
因此，综合以上原因，本规范不推荐使用有预拉力的高强度螺栓连接。如在实际应用中确有条件，高强度螺栓应符合现行国家标准《栓接结构用大六角头螺栓》GB/T 18230.1、《栓接结构用大六角螺母》GB/T 18230.3、《栓接结构用平垫圈》GB/T 18230.5的规定。当铝合金构件材料的名义屈服强度f_0.2≥200N/mm²时，可采用第9.1.2～9.1.3条中的设计公式计算连接节点的强度。当不符合这一条件时，应通过试验测定连接节点的强度。此外，在极端温度变化或连接较长时，无论铝合金构件材料的名义屈服强度f_0.2是否大于等于200N/mm²，均应通过试验来测定连接节点的强度。
    4 遵照以上原则，列入本规范条文并规定其强度设计值的螺栓材料、级别有：普通螺栓宜采用2B11、2A90铝合金螺栓和A2-50、A4-50、A2-70、A4-70不锈钢螺栓，也可采用具有可靠表面处理的4.6级、4.8级C级钢螺栓。高强度螺栓可采用具有可靠表面处理的8.8级、10.9级钢螺栓，但在规范条文中对其强度设计值不作具体规定，当需采用时可参照相应的规范、标准。应注意，A2-50和A4-50不锈钢螺栓不应用于游泳池结构及直接与海水接触的结构。
3.2.2 本条为铝合金结构铆钉连接材料要求。
    1 有国家标准的铆钉可分为3种类型：普通铆钉、抽芯铆钉和击芯铆钉。根据国内应用现状，抽芯铆钉和击芯铆钉主要应用在厚度很薄的铝合金面板连接中，用于铝合金承重结构连接的铆钉主要为普通铆钉。目前制定国家标准的普通铆钉有12个品种，半圆头铆钉的应用最为广泛，其他种类的铆钉例如沉头铆钉、平头铆钉,用于结构连接需考虑强度折减，由于缺乏试验资料和统计数据，因此暂不列入规范条文中。
    2 根据国家标准《铆钉技术条件》GB 116，普通铆钉可用以下材料制成：碳素钢、特种钢、铜及其合金、铝及其合金。国外铝合金结构规范中关于铆钉材料选用的规定：欧规和美规仅允许使用铝合金铆钉；英规允许使用铝合金铆钉、不锈钢铆钉和钢铆钉，但未规定不锈钢铆钉和钢铆钉的力学性能值。参考国外规范，本规范仅允许采用铝合金铆钉用于结构连接。
    3 列入本规范条文并规定其强度设计值的铆钉级别为：铝合金铆钉5B05-HX8、2A01-T4、2A10-T4。《铆钉用铝及铝合金线材》GB 3196中规定的另两种铆钉材料1035-HX8、3A21-HX8由于其抗剪强度过低，不予选用。
3.2.3 本条为铝合金结构焊丝材料及焊接工艺要求。
    1 铝合金焊丝材料的选用，国家标准《铝及铝合金焊丝》GB 10858提供了较多种类的选择。结合国内外应用，对于5×××和6×××系列合金，应用最为广泛的焊丝主要有2种：含镁5％的标准型铝镁焊丝5356和含硅5％的铝硅焊丝4043，即国家标准《铝及铝合金焊丝》GB 10858中的SAIMG-3(5356)和SAISi-1(4043)，故推荐优先选用。
    2 根据国内外应用现状，在铝合金结构焊接中，通常采用两种惰性气体保护电弧焊，即MIG焊和TIG焊。由于TIG焊使用永久钨极，电流大小受钨极直径的限制，故仅适用于较薄构件的焊接连接；而MIG焊电极为焊丝本身，可以使用比TIG焊大得多的电流，对于构件的厚度就没有限制，可用于厚度50mm以内构件的焊接连接。本条参照欧规的相关条文，规定TIG焊仅适用于厚度小于或等于6mm的构件焊接。