70：BS EN 1993-1-10：2005中文版（钢结构设计——材料韧性和全厚度特性）

英国标准英国标准 BS EN 1993-1-10:2005 纳入勘误表1和2 欧洲规范欧洲规范 3钢结构设计钢结构设计 第第 1-10 部分：材料韧性和全厚度特性部分：材料韧性和全厚度特性 欧洲规范 EN 1993-1-10: 2005 与英国标准具有同等地位 ICS 91.010.30 BS EN 1993-1-10:2005 本英国标准由标准 政策和战略委员会 于2005年5月18日 授权出版。 BSI 2006 ISBN 0 580 46079 7 英国版前言英国版前言 本英国标准是欧洲标准 1993-1-10:2005 的官方英文版本，包括 2005 年 12 月的勘误表。代替已撤销的 DD ENV 1993-1-1:1992。 注： 勘误表 1 实施 2005 年 12 月的 CEN 勘误表， 该勘误表在条款编号后面 加上了“P” ，并且在 2.1（3）中用“应（shall） ”取代了“应该（should） ” 。 欧洲规范的结构按照主要材料可分为几个部分：水泥、钢材、钢筋混凝土、 木材、砖石和铝材。本规范为特殊设计所需的所有相关部分设定了共同的撤销 日期（DOW）。与此有冲突的国家标准将在共存期结束后撤销，即在本欧洲规 范的全部内容公布之后撤销。 在欧洲规范出版之后，允许有 2 年的国家修正期，在此期间发布国家版附 录，接着是最多为期 3 年的共存期。在共存期内，鼓励各成员国调整其国家标 准中的规定，以便最迟在 2010 年 3 月前撤销与欧洲标准不一致的的国家规则。 BS EN 1993-1-10 将部分代替预计在 2010 年 3 月之前撤销的 BS 449-2、 BS 5400-3 和 BS 5950-1。 受技术委员会B/525（欧洲结构规范）委托，英国加入小组委员会B/525/31 （结构用钢材），以参与规范的编制工作，其有责任： 帮助咨询者理解该标准； 向负责国际/欧洲委员会提交任何对解释的疑问或修改建议， 并向英国 相关部门报告； 对其在国际和欧洲的有关进展进行监控并在英国进行发布。 可向秘书处索取参与该小组委员会的机构名单。 对于本欧洲规范中允许各国自行进行选择的部分规范性内容，将在规范的 文本中给出范围和可能的选择，并说明其具备作为国家确定参数（NDP）的资 格。若在欧洲规范中有多种NDP，则NDP可以是一个具体的系数值、一个特定 的级别或类别、一种特殊的方法或特殊应用的规则。 为了使EN 1992-1-10在英国得到应用，NDP将刊登在英国版附录里，并在 咨询公众之后的适当时候将其归入此英国标准中。 出版后发布的修订出版后发布的修订 修订编号 日期 备注 16293 1 号勘误表 2006 年 6 月 参见国家标准前言中的注释 16569 2 号勘误表 2006 年 9 月 国家标准前言的修改内容和取代标准详 细说明 BS EN 1993-1-10:2005 i 本出版物并非旨在囊括合同所有的必需条款。 使用者须负责将其正确运用。 符合英国标准并不表示其可免除法律义务。符合英国标准并不表示其可免除法律义务。 版面综述版面综述 本文件包括封面、封面内页、空白页、标题页（从第 2 页到第 24 页） 、封 底内页和封底。 欧洲标准欧洲标准 EN 1993-1-10 2005 年 5 月发行 ICS 91.010.30 取代 ENV 1993-1-1：1992 2005 年 12 月纳入勘误表 英文版 欧洲规范欧洲规范 3：钢结构设计：钢结构设计 第第 1-10 部分：材料特性和全厚度特性部分：材料特性和全厚度特性 Eurocode 3 - Calcul des structures en acier vis-vis de la tnacit et des proprits dans le sens de lpaisseur - Partie 1-10 : Choix des qualits dacier Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-10 :Stahlsortenauswahl im Hinblick auf Bruchzhigkeit und Eigenschaften in Dickenrichtung 该欧洲标准于2003年6月20日经CEN（欧洲标准化委员会）批准。 CEN成员均须遵守CEN/CENELEC内部条例，其条款规定了此欧洲标准在不做任何变更的前提 下即具备各国国家标准地位的条件。若要索取有关国家标准的最新目录和参考书目，可向管理中心 或任何CEN成员国提出申请。 本欧洲标准有三种官方版本（英文版、法文版和德文版） 。任何由CEN成员国负责翻译成本国 语言的其他语言版本欧洲标准在通知CEN管理中心之后具有与正式版本相同的地位。 CEN成员为各国国家标准机构，包括奥地利、比利时、塞浦路斯、捷克、丹麦、爱沙尼亚、芬 兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大利、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、马耳他、 荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、斯洛伐克、斯洛文尼亚、西班牙、瑞典、瑞士和英国。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 2 目录目录 页码页码 前言前言 . 3 欧洲规范计划的背景 3 欧洲规范的地位和应用领域 4 执行欧洲规范的国家标准 4 欧洲规范和统一产品技术规范（EN 和 ETA）之间的联系 5 EN 1993-1-10 的英国版附录 5 1. 概述概述 6 1.1 范围 6 1.2 规范性引用文件 6 1.3 术语和定义 7 1.4 符号 8 2. 材料断裂韧性的选择材料断裂韧性的选择 9 2.1 概述 9 2.2 程序 9 2.3 最大允许厚度 11 2.4 使用断裂力学进行评估 13 3. 材料全厚度特性的选择材料全厚度特性的选择 14 3.1 概述 14 3.2 程序 15 EN 1993-1-10: 2005 (E) 3 前言前言 本文件（EN 1993，欧洲规范 3：钢结构设计）由 CEN/TC250“欧洲结构规范”技术委员会 编制，其秘书处由英国标准协会管理。CEN/TC250 对所有结构欧洲规范负责。 通过相同文本的出版或确认，最迟在 2005 年 11 月前，本欧洲标准应具有与国家标准同等的 地位，而与之相冲突的国家标准应最迟于 2010 年 3 月前被废除。 此文件取代 ENV 1993-1-1。 根据 CEN/CENELEC 内部条例，下列国家的国家标准机构必须执行此欧洲标准：奥地利、比 利时、塞浦路斯、捷克、丹麦、爱沙尼亚、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、 意大利、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、马耳他、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、斯洛伐克、斯洛文 尼亚、西班牙、瑞典、瑞士和英国。 欧洲规范计划的背景欧洲规范计划的背景 1975年，欧共体委员会在条约第95条的基础上确定了建设领域的一项行动计划。该计划的目的 是消除行业的技术障碍以及统一技术规范。 在这一行动方案中，欧委会首先建立一套统一的建设工程设计的技术规则。这一套技术规则在 第一阶段作为各成员国现行规则的一种替代方案，并将最终取代它们。 在会员国代表指导委员会的帮助下，欧委会用15年的时间制定了欧洲规范计划，即20世纪80年 代的第一套欧洲规范。 1989年，欧洲委员会、欧盟成员国和欧洲自由贸易联盟根据欧委会和CEN之间的协议1，决定通 过一系列授权将欧洲规范的编制和出版任务移交给CEN，以便使其在将来具备欧洲标准（EN）的地 位。这实际上将欧洲规范与理事会及欧委会所有与欧洲标准相关的规定和指令联系起来。（如理事 会的建筑产品（CPD）指令89/106/EEC和理事会的公共工程和服务指令93/37/EEC、92/50/EEC、 89/440/EEC及等效的欧洲自由贸易联盟用以建立内部市场的指令）。 欧洲结构规范计划包括以下标准，通常由几个部分组成： EN 1990 欧洲规范 0： 结构设计基础 EN 1991 欧洲规范 1： 结构作用 EN 1992 欧洲规范 2： 混凝土结构设计 EN 1993 欧洲规范 3： 钢结构设计 EN 1994 欧洲规范 4： 钢与混凝土组合结构设计 EN 1995 欧洲规范 5： 木结构设计 1 欧洲共同体委员会和欧洲标准化委员会（CEN）之间有关建筑和土木工程设计欧洲规范（BC/CEN/03/89）工 作的协定。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 4 EN 1996 欧洲规范 6： 砌体结构设计 EN 1997 欧洲规范 7： 岩土工程设计 EN 1998 欧洲规范 8： 结构抗震设计 EN 1999 欧洲规范 9： 铝结构设计 欧洲规范标准承认每个成员国监管部门的责任，并保障其确定国家规定安全事项的各项数值 （因国而异）的权利。 欧洲规范的地位和应用领域欧洲规范的地位和应用领域 欧盟各会员国和欧洲自由贸易联盟承认欧洲规范作为参考文件，用于下列目的： 作为证明建筑和土木工程符合理事会指令89/106/EEC的基本要求的一种手段，尤其是基本 要求N1力学阻力和稳定性以及基本要求N2发生火灾时的安全性； 作为确定建筑工程及相关工程服务合同的基础； 作为制定统一的建筑产品技术规范的框架（EN和ETA）。 尽管欧洲规范与统一的产品标准2的性质不同，但就其对建筑工程本身而言，欧洲规范与CPD第 12条所述的解释性文件有直接关系3。 因此， 从事产品标准工作的CEN技术委员会和/或EOTA工作组必 须充分考虑到因欧洲规范所产生的技术问题，以期实现这些技术规范与欧洲规范的完全一致。 欧洲规范标准针对各种传统和新型的日用整体结构和部件产品设计，提供了共同的结构设计规 则。未具体涉及独特的建筑形式或设计条件，若有上述情况，设计者需另行咨询专家。 执行欧洲规范的国家标准执行欧洲规范的国家标准 执行欧洲规范的国家标准应包括 CEN 出版的欧洲规范（包括所有附录）的全部文本，引言部 分可加上国家版的书名页和国家版前言，也可加上国家版的附录（提示性附录） 。 国家附录可以仅包含欧洲规范中已公开以供国家标准选择的那些参数， 称为“国家决定参数”。 此类参数被用于相关国家的建筑物设计和土木工程设计，如下： 2 根据CPD第3.3条，基本要求（ERs）在解释性文件中应具备具体形式，以在基本要求和委托之间建立必要的 联系来统一EN和ETAG/ETA。 3 根据CPD第12条，解释性文件应： a) 提供基本要求的具体形式，要求有统一的术语和技术基础，并在必要时指出每个要求的类别或级别； b) 说明这些要求的类别或级别与技术规范的对比方法，如计算和检验的方法、项目设计的技术规则等； c) 作为建立统一标准和欧洲技术审批准则的参考。 欧洲规范实际上发挥了与基本要求1和基本要求2的一部分相似的作用。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 5 欧洲规范中给出的各种替代值和/或级别； 欧洲规范中只给出符号之处要用到的值； 各国特定的数据（地理、气候等），如雪图； 欧洲规范中给出了替代程序之处要用到的程序。 还可包含： 对提示性附录进行应用的决定； 非矛盾性补充资料的参考，以协助用户使用欧洲规范。 欧洲规范和统一产品技术规范（欧洲规范和统一产品技术规范（EN 和和 ETA）之间的联系）之间的联系 建筑产品的统一技术规范和工程的技术规则4之间有必要保持一致。此外，对于参考欧洲规范、 考虑应用国家特定参数的建筑产品，应明确提及包括其CE标志在内的所有信息。 EN 1993-1-10 的英国版附录的英国版附录 本标准提供了替代程序、数值、分类建议、以及各国须自行作出选择的说明。因此，执行EN 1993-1-10的国家级标准应有一个包含全部国家确定参数的国家版附录，用于各有关国家将进行的 建筑和土木工程设计。 通过EN 1993-1-10中的下列条款，允许各国自行进行选择： - 2.2(5) - 3.1(1) 4 见 CPD 第 3.3 和第 12 条，以及解释性文件 N1 的第 4.2、4.3.1、4.3.2 和 5.2。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 6 1. 概述概述 1.1 范围范围 (1) EN 1993-1-10 给出了用于焊接元件断裂韧性和全厚度特性钢材选择的设计指南，这些元 件在制作过程中存在层状撕裂的风险。 (2) 第 2 章适用于 S 235 到 S 690 等级的钢材。但是，第 3 章只适用于 S 235 S 460 等级的钢 材。 注：注：EN 1993-1-1 限于 S235 到 S460 等级的钢材。 (3) 第 2 章和第 3 章中规则和指南的假设前提是按照 EN 1090 的要求进行施工。 1.2 规范性引用文件规范性引用文件 (1) 通过标注或不标注日期的形式，本欧洲标准引用了其他出版物的一些规定。在本文件中 的相应地方引用了这些规范性引用文件，并随后列出了所引用的出版物。对于标有日期 的出版物，只有在已修订形式纳入后，这些出版物的修订内容才适用于本欧洲标准。对 于没有标注日期的出版物，所引用出版物的最新版本适用（包括其修订本） 。 注：注：欧洲规范作为欧洲准标准出版。在规范性条款中引用了已出版的或正在编制中的下列欧 洲标准： EN 1011-2 焊接。金属材料焊接推荐标准：第 2 部分：铁素体钢电弧焊 EN 1090 钢结构的使用 EN 1990 结构设计基础 EN 1991 结构作用 EN 1998 结构抗震设计 EN 10002 金属材料的拉伸测试 EN 10025 钢结构的热轧产品 EN 10045-1 金属材料- 恰贝冲击测试- 第 1 部分：测试方法 EN 10155 改进抗大气腐蚀性的结构钢- 技术交付条件 EN 10160 厚度等于或大于 6mm 扁钢产品的超声波测试（反射法） EN 10164 改进变形特性、垂直于产品表面的钢产品- 技术交付条件 EN 10210-1 非合金钢和细粒结构钢的热加工结构中空型钢- 第 1 部分：技术交付要求 EN 10219-1 非合金钢和细粒钢材的冷轧成型焊接结构中空型钢- 第 1 部分：技术交付要求 EN 1993-1-10: 2005 (E) 7 1.3 术语和定义术语和定义 1.3.1 KV-值值 KV（恰贝 V 型缺口）值是在规定的测试温度（T）条件下使恰贝 V 型缺口试样破裂所需的冲 击能量值 Av（T），单位：焦耳J。通常，钢产品标准会规定，在规定的测试温度（T）条件下， 试样不得在冲击能量小于 27J 时出现失效。 1.3.2 过渡区过渡区 韧性-温度示意图的区域，该区域显示了关系式 AV（T），在此区域中，材料韧性随着温度降 低而降低，失效模式从延性变成脆性。产品标准中要求的温度 T27J位于此区域的下方。 1.3.3 上架区上架区 韧性-温度示意图的区域，在此区域中，钢构件随着失效延性模式显示了弹性-塑性特点，尽 管存在着一些小缺陷以及制作过程中的焊接间断性。 图图 1.1：冲击能与温度之间的关系：冲击能与温度之间的关系 1.3.4 T27J 在恰贝 V 型缺口冲击测试中，最小能量 AV不低于 27J 时的温度。 1.3.5 Z-值值 在试样全厚度延性的拉伸测试（见 EN 10002）中的横向折减面积，用百分比表示。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 8 1.3.6 KIc-值值 线性弹性的平面应变断裂韧性，单位：N/mm3/2 。 注注： 应力强度因数 K 的两个国际认可的可选单位是 N/mm3/2 和 MPam （即 MN/m3/2） ， 其中， 1 N/mm3/2 = 0.032 MPam。 1.3.7 冷成型度冷成型度 冷成型的永久性应变，用百分比表示。 1.4 符号符号 AV(T) 在温度（T）条件下，对恰贝V型缺口试样进行测试的冲击能，单位：焦耳J。 Z Z-性质% T 温度 TEd 基准温度 在一个小试样上测得的裂纹尖端开口位移（CTOD），单位：mm，用于确定弹 性和塑性断裂韧性。 J 弹性和塑性断裂韧性值（J-整数值）单位：N/mm，通过线积分或面积分确定， 即从一个裂纹表面到另一裂纹表面的裂纹前缘。 KIc 弹性断裂韧性值（应力强度系数），单位：N/mm3/2。 cf 冷成型度（DCF），用百分比表示。 Ed 基准温度Ted的伴随应力。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 9 2. 材料断裂韧性的选择材料断裂韧性的选择 2.1 概述概述 (1) 第 2 章中给出的指南适用于选择新的施工材料。本规则无意对在用材料进行评估。本规 则适用于从欧洲标准 EN 1993-1-1 列出的钢材产品中选择合适的钢材等级。 (2) 本规则适用于抗拉元件、焊接元件和疲劳应力元件，在这些元件中，某部分应力循环是 抗拉的。 注：注：对于与张拉、焊接或疲劳无关的元件，可谨慎使用本规则。这种情况下，可进行采用断 裂力学的评估，见 2.4。对于只受压元件，无需规定断裂韧性。 (3) 本规则应适用于相关钢产品标准中规定韧性质量的材料特性。不得使用等级要求更低的 材料，即使该材料的测试结果证明其符合规定的等级。 2.2 程序程序 (1) 可结合以下几点选择钢等级： (i) 钢材的特性。 - 取决于材料厚度的屈服强度 fy(t) - 韧性质量，用 T27J或 T40J表示 (ii) 构件特性： - 构件形状和详图 - 符合 EN 1993-1-9 中规定的应力集中 - 元件厚度（t） - 制作缺陷的相应假设条件（例如，全厚度裂纹或半椭圆表面裂纹） (iii) 设计情况： - 最低构件温度的设计值 - 永久性最大应力和在下文(4)所述设计条件下形成的强制作用 - 残余应力 - 在检查间隔期间由疲劳荷载引起的裂纹假设条件（若相关） - 由偶然作用引起的应变率 （若相关） - 冷成型度（cf） （若相关） EN 1993-1-10: 2005 (E) 10 (2) 宜从 2.3 和表 2.1 中获得破裂钢元件的允许厚度。 (3) 可使用备选方法来确定下列韧性要求： - 断裂力学法： 通过本方法，韧性要求的设计值不宜超出韧性特性的设计值。 - 数字评估： 可使用一个或多个大型试样进行此项评估。为取得实际结果，可按照类似实际结构的方式建模 并加载。 (4) 宜使用下列设计条件： (i) 作用宜适合下列组合： “ , 211KiiKKEdd QQGTAEE+= (2.1) 其中，主要作用 A 是基准温度 TEd，基准温度会影响相关构件的材料韧性，并可能因运动限 制而产生应力。GK是永久作用，1 QK1是可变荷载的频遇值，2i QKi是伴随可变荷载的准永久 值，这些值决定了材料的应力等级。 (ii) 组合系数 1和 2应符合 EN 1990 的要求。 (iii) 最大施加应力Ed应为潜在断裂初始位置的标称应力。对于适用性限制状态，应计算Ed值， 并结合所有永久性和可变作用的组合，参见EN 1991相关部分中的定义。 注注1：上述组合被视为等效于一个随机组合，因为假设最低温度、缺陷尺寸、缺陷位置和材料 特性是同时出现的。 注注2：Ed可包括由于温度变化的运动限制而产生的应力。 注注 3： 由于主要作用是基准温度 TEd， 因此， 最大施加压力 Ed通常不会超过屈服强度的 75%。 (5) 应按照下列公式确定在潜在破裂位置的基准温度 TEd： cfRrmdEd TTTTTTT += & (2.2) 式中： Tmd 有规定重现期的最低气温，见 EN 1991-1-5。 Tr 辐射损失调节值，见 EN1991-1-5。 T 材料应力和屈服强度、 裂纹缺陷、 构件形状和尺寸调节值， 见2.4.3。 TR 安全裕度（若要求） ，以反映不同使用条件的不同可靠性等级。 & T 是应变率调节值，而不是基准应变率 0 &（见公式 2.3） Tcf 冷成型度调节值（见公式 2.4）。 注注 1：可以在国家附录中指定安全元件 TR，以便将 TEd调节至其他可靠性等级。如果使用 2.3 中的表列值，则建议使用 TR = 0。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 11 注注 2：在制定 2.3 中的表列值时，已将标准曲线用于温度变化 T，其包括来自施加应力 Ed 和残余应力的应力强度函数K的设计值，并且包括应力强度函数K与温度（T）之间的 Wallin-Sanz 关系。如果使用 2.3 中的表列值，则可以假设 T = 0。 注注 3：可以在国家附录中指定 Ted与测试温度之间范围的最大值，以及 Ed范围的最大值，表 2.1 中允许厚度值的有效性可能受到该项限制。 注注 4：在国家附录中，可以将表 2.1 限制用于最高 S 460 级钢材。 (6) 应使用弹性分析法来确定基准应力 Ed，并结合由变形引起的次生效应。 2.3 最大允许厚度最大允许厚度 2.3.1 概述概述 (1) 表2.1给出了适用于某一钢材等级的元件最大允许厚度、其韧性质量（单位：KV-值）、基 准应力值等级Ed和基准温度TEd。 (2) 表列值基于下列假设条件： - 满足EN 1990中有关材料普通质量可靠性要求的值。 - 使用了基准应变率 0 &=410-4/sec，包括大多数瞬时和持久设计情况的动态作用效应。 对于其它应变率&（如冲击荷载），通过扣除 & T来减小TEd后，可使用表列值， & T 值按下列公式计算： C tf T o y g 5 . 1 0 ln 550 )(1440 = & & (2.3) - 假设使用cf = 0%的非冷轧成型材料。为了对非老化钢材进行冷轧成型，通过扣除:T来 调节TEd值，可使用表列值，其中： 3CT cfcf = (2.4) - 缺口韧性标称值（单位：T27J）基于下列产品标准： EN 10025、EN 10155、EN 10210-1、EN 10219-1 对于其它数值，采用下列公式： 10 2740 CTT JJ += (2.5) 0 2730 CTT JJ += EN 1993-1-10: 2005 (E) 12 - 对于疲劳构件，包括EN 1993-1-9中的所有标称应力详细分类。 注：注：在向带有假设初始缺陷的元件上施加疲劳荷载时，已考虑了疲劳。假设损坏是通过 EN 1993-1-9 得出的全疲劳损坏的四分之一。本方法允许对在用检查中的最小“安全周期”进行评估， 这种情况下，应根据 EN 1993-1-9 规定损坏公差的检查要求。在用检查的规定次数n与按 EN 1993-1-9 进行疲劳设计所采用的分项系数 Ff和 Mf相关，公式如下： 1 )( 4 = m MfFf n , 式中，m = 5 适用于使用寿命比较长的结构，如桥梁。 在用检查之间的“安全周期”也可包括结构的全设计寿命。 2.3.2 确定元件的最大允许厚度确定元件的最大允许厚度 (1) 表 2.1 给出了元件的最大允许厚度， 该厚度用三个应力等级表示为标称屈服应力的比例： a) Ed = 0.75fy(t) N/mm2 b) Ed = 0.50fy(t) N/mm2 (2.6) c) Ed = 0.25fy(t) N/mm2 其中，可按下列公式确定fy(t)： /mm0.25)( 2 nomy,y N t t ftf o = 公式中，t为板厚，单位：mm t0 = 1mm 或通过相关钢材标准取为ReH-值。 通过选择七种基准温度给出表列值，即+10，0，-10，-20，-30，-40和-50。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 13 表表2.1：元件最大允许厚度：元件最大允许厚度t，单位：，单位：mm 注注 1：使用表 2.1 时，可采用线性插值。大多应用要求 ed值在 Ed= 0.75fy(t)和 Ed= 0.50fy(t) 之间。出于插值考虑，给出了 Ed = 0.25fy(t)。超过极限值的插值无效。 注注 2：如果需要订购由 S 690 钢材制成的产品，则宜指定测试温度 TAV。 注注 3：表 2.1 导自产品轧制方向的恰贝能量保证值 CVN。 2.4 使用断裂力学进行评估使用断裂力学进行评估 (1) 在采用断裂力学进行数值评估时，可以用 CTOD 值、J-整数值、KIC值或 KV-值表示材料 的韧性要求和设计韧性特性，并宜采用适当的断裂力学法进行比较。 (2) 基准温度应满足下列条件： RdEd TT (2.7) 式中，TRd是指在评估条件下可以信赖的断裂韧性安全等级。 (3) 应使用合适的缺陷（可减小材料的净截面）对潜在失效机制进行建模，以便通过减小截 面的断裂使该缺陷对失效更为敏感。缺陷应符合下列条件： - 位置和形状宜适合所使用缺口的情况。 EN 1993-1-9中的疲劳分类表可以用作确定相应 裂纹位置的指导。 - 如果构件对疲劳不敏感，则缺陷大小宜为最大值，最好是在按EN 1090要求进行检查 时未予以纠正的值。假设的缺陷应位于不利于应力集中的位置。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 14 - 如果构件对疲劳很敏感，则缺陷尺寸应包括由疲劳生长形成的初始裂纹。初始裂纹的 尺寸选择宜确保其代表了按EN 1090要求使用检验方法测得的最小值。宜使用适当的 断裂力学模型，通过在设计安全使用寿命或检查间隔时间（若相关）过程中使用过的 荷载计算由疲劳生长形成的裂纹。 (4) 如果无法按 EN 1993-1-9 的特定元件分类配置某一结构元件，或使用更严格的方法来获 取表 2.1 中规定值更为精确的结果，则应通过在大型试样上的实际断裂测试来进行特殊 验证。 注注：可采用 EN 1990 附录 D 中规定的方法进行测试结果的数值评估， 3. 材料全厚度特性的选择材料全厚度特性的选择 3.1 概述概述 (1) 应按照表 3.1 要求选择质量等级，其取决于层状撕裂的后果。 表表 3.1：质量等级选择：质量等级选择 等级等级 应用指导应用指导 1 欧洲标准中针对各种应用条件列出的所有钢产品和所有厚度 2 欧洲标准和/或某些指定应用条件中列出的某些钢产品和厚度 注注：可以在国家附录中指定相关等级的选择。推荐使用1级。 (2) 取决于根据表3.1选择的质量等级： - 应按照 EN 10164 规定钢材的全厚度性能，或 - 应通过制作后检查来确定是否出现层状撕裂。 (3) 在选择钢组件或防止层状撕裂的连接件时，应考虑以下几个方面： - 根据采用的张应力和超静定性确定位置的临界状态。 - 需连接元件全厚度方向上的应变。这种应变是由焊接金属变冷收缩引起的。如果自 由运动受到结构其它部分的限制，则该应变将大大增加。 - 连接元件的性质，尤其是焊接十字接头、三通头和弯管接头。例如，在图 3.1 所示 位置，水平板在全厚度方向的延展性可能较差。如果接头的应变作用穿过材料厚度 （如果熔焊面和材料表面大致平行，并且产生的收缩应变垂直于材料轧制方向）， 则很可能造成层状撕裂。焊接越厚，敏感性就越高。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 15 - 横向应变材料的化学特性。特别是含硫量高的材料，即使大大低于钢产品标准标称 限制，也能够增加层状撕裂。 图图 3.1：层状撕裂：层状撕裂 (4) 宜通过按 EN 10164 要求测量全厚度延性质量确定材料的敏感性，使用通过 Z-值确定的 质量等级表示。 注注 1：层状撕裂是材料中的一种焊接诱发缺陷，通常，这一点在超声波检测过程中变得甚为 明显。这种撕裂风险主要来自：十字接头、三通头、弯管接头和全透焊缝。 注注 2：EN 1011-2 给出了有关在焊接过程中避免层状撕裂的指南。 3.2 程序程序 (1) 如果符合下列条件，则可忽略层状撕裂： RdEd ZZ (3.1) 式中：ZEd 是规定的设计Z-值，该值是由焊道中金属收缩限制的应变量级引起的。 ZRd 是可用的设计Z-值，用于符合EN 10164要求的材料，即Z15，Z25或Z35。 (2) 可如下确定规定的设计值ZEd： edcbaEd ZZZZZZ+= (3.2) 式中，Za，Zb，Zc，Zd和Ze在表3.2中给出。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 16 表表 3.2：影响：影响 ZEd目标值的标准目标值的标准 a) 与金属收缩引起 的应变有关的焊 缝深度 有效焊缝深度aeff（见图3.2）= 角焊缝的焊喉厚度a Zi aeff 7mm a = 5mm Za = 0 7 aeff 10mm a = 7mm Za = 3 10 aeff 20mm a = 14mm Za = 6 20 aeff 30mm a = 21mm Za = 9 30 aeff 40mm a = 28mm Za = 12 40 aeff 50mm a = 35mm Za = 15 50 aeff a35mm Za = 15 b) 三通头、十字接 头和弯管接头焊 缝的形状和位置 Zb =-25 弯管接头 Zb =-10 单道角焊缝 Za = 0 或角焊缝 Za 1， 低强度焊接材料对接 Zb =-5 多道角焊缝 Zb =0 局部或完全 焊透的焊缝 有适当的焊接次序，以降低收缩影响 Zb =3 局部或完全 焊透的焊缝 Zb =5 弯管接头 Zb =8 c) 材料厚度 s 对抑 制收缩的影响 s 10mm Zc = 2* 10 s 20mm Zc = 4* 20 s 30mm Zc = 6* 30 s 40mm Zc = 8* 40 s 50mm Zc = 10* 50 s 60mm Zc = 12* 60 s 70mm Zc = 15* 70 s Zc = 15* d) 在结构其它部分 焊接后，对收缩 的不同限制 低级限制：可自由收缩（如三通头） Zd = 0 中级限制：自由收缩受到限制（如箱梁上的隔板） Zd = 3 高级限制：不可能出现自由收缩（如正交各向异性顶板上的纵梁） Zd = 5 e) 预热影响 没有预热 Ze = 0 预热温度100 Ze = -8 *通过由主要静荷载引起的压缩作用，对于在全厚度方向形成应力的材料，可减少 50%。 EN 1993-1-10: 2005 (E) 17 图图3.2：收缩的