化學錨栓設計

1、化 學 錨 栓 設 計中國石化集團上海工程公司 (200120) 嚴峰摘要 化學錨栓 、植筋的施工技術應用日益廣泛 ,它們的設計有著其自身的特點 。設計方法與傳統(tǒng)的預埋件錨筋有著較大的區(qū)別 ,本文著重介紹化學錨栓的設計概念 ,并與混凝土預埋件的異同作了分析和比較 。關鍵詞 化學錨栓 植筋 預埋件化學錨栓與植筋技術在最近幾年有著長足的發(fā)展其應用范圍也越來越廣泛 ,植筋通常用于結構加 固改造以及混凝土新增結構構件連接等方面 ,化學錨栓更多用于鋼結構與混凝土構件以及設備底座與混凝土基礎的連接節(jié)點等部位 。近年筆者接觸的不 少涉外項目的外方業(yè)主提出土建施工現(xiàn)場不許焊接 ,不得使用預埋件 ,這時化學錨栓

2、和植筋的設計就 成為結構設計的重要內容之一 。國內現(xiàn)行混凝土規(guī)范沒有涉及化學錨栓的內 容 ,僅見個別公司的設計規(guī)定要求化學錨栓等安全 系數(shù)不小于 4 . 0 。連接節(jié)點是涉及結構安全的重要 構造 ,如果缺乏對化學錨栓特點的深入了解 ,籠統(tǒng)采取安全系數(shù)法較易造成設計失誤 。本文結合近年的工程實踐以及國外專業(yè)廠商提供的資料 ,對化學錨 栓的設計概念作簡單介紹并與鋼筋混凝土預埋件的 異同逐一比較 。由于植筋的設計方法與化學錨栓基 本相同 ,本文中對此不作嚴格區(qū)分 。1 構造要求鋼筋混凝土結構中的預埋件錨筋的承載力主要 受錨筋強度和錨板變形控制 ,計算采用半經(jīng)驗半理論公式 ,規(guī)范給出的承載力公式與錨筋

3、間距 、錨筋邊 距沒有直接相關 ?；瘜W錨栓 (包括植筋) 是在結構施工完成并達到強度再后期鉆孔 ,利用化學粘結劑與混凝土連接 。化學錨栓的埋設深度 ( 一般鉆孔深度 略大于錨栓植入長度) 即錨固長度與混凝土預埋件錨筋相比其長度較小 ,約為 10d 3 ( d 為鋼筋 、錨栓直 徑 ,下同) ,而混凝土規(guī)范規(guī)定的受壓 、受剪混凝土的錨筋長度不小于 15d 及 250mm ,受拉錨筋錨固長度 更長 。混凝土規(guī)范第 9 . 3 . 1 條對鋼筋錨固做了很詳細 的規(guī)定 ,但其中沒有涉及鋼筋間距和邊距問題 。美aci 規(guī)定 ,鋼筋凈距小于等于 2d 或者保護層厚度小于鋼筋直徑時的錨固長度修正系數(shù)取 2

4、. 0 。又規(guī)定 當梁柱鋼筋錨固區(qū)域滿足橫向最小箍筋的要求且凈距不小于 3d 且滿足最小保護層厚度時不需做錨固長度修正 ;保護層厚度不小于 2d 且凈距不小于 3d的任何鋼筋也不作錨固長度修正 ; 其他情況長度修 正系數(shù) 1 . 4 ,可見混凝土結構中鋼筋間距邊距是不容被忽視的重要構造之一 ?；瘜W錨栓的破壞包含錨栓本體破壞和混凝土破壞兩大類 ,設計中以后者破 壞控制的情況居多 ,因此錨栓 、植筋的中心距和邊距 是決定其承載力的關鍵因素 ,這是其有別于混凝土預埋件錨筋的特點 。化學錨栓節(jié)點的錨板厚度應按混凝土規(guī)范相關 規(guī)定執(zhí)行 ,特別當錨栓間距較大時更應較規(guī)范要求采取增加板厚或者增加加勁板等附加

5、構造措施 。預 埋件錨筋與錨栓 、植筋的最小邊距和中心距比較見 下表 :3 按文獻 2 說明2承載力計算2. 1化學錨栓 、植筋的在單一荷載作用下的破壞模 式主要有下列四種情況 :(1) 在較大的邊距和中距情況下的錨栓周圍混 凝土錐體破壞類型受拉 、受彎受剪鋼筋混凝土預 埋件錨筋中心距和邊 距均不小于3d 和 45mm中心距6d 和 70 且不 大于 300mm豎向邊距 c6d 和 70最小 4d 3橫向邊距 c3d 和 45最小 2d 3化學錨栓 、植筋4 . 5d5d(4) 在較小的邊距情況下錨栓周圍混凝土劈裂破壞 ,該情況下的承載力均小于上述三種情況 ,因此 設計化學錨栓時應避免采用太小

6、的邊距 。2. 2抗剪驗算(1) 化學錨栓的抗剪主要是針對上述 (3 ) 、(4) 破 壞模式進行承載力驗算 。v vrd其中 vrd為錨栓抗剪承載力 ,按下列公式取用 :vrd = min (vrd ,c ;vrd ,s) vrd ,s為錨栓的鋼材抗剪承載力 ;vrd ,c 為混凝土邊緣破裂時的抗剪承載力 ,其計 算公式如下 :規(guī)范明確受剪預埋件的錨固長度取 15d ,文獻 2提出當錨固長度 1a 不足時可按下式折減 , 但最小 錨固長度不小于 5d 。當 5d l nmax = 30 . 2knvrd = min (vrd ,c ;vrd ,s) = 39 . 2 vs = 5 . 1kn

7、5) 錨栓組合承載力計算如下 :- 21 . 51 . 5cos9 . 6sin9 . 63fm rd =+33 . 139 . 2= 32 . 4 30 . 22 + 5 . 12 = 30 . 6 kn(2) 當采用預埋件方案時 ,設錨筋仍為 3 層 ,每 層直錨筋 314 ,為 hrb335 鋼筋 ,其他條件不變 。fy= 300n/ mm2 ,fc = 21 . 1n/ mm2系數(shù)v , b 計算如下 :f cv = (4 . 0 - 0 . 08 d)fy21 . 1 = (4 . 0 - 0 . 08 14) 取 0 . 70 . 760 . 7混凝土結構設計規(guī)范 gb 50010

8、 - 2002 . 北京 : 中國建筑工業(yè)出版社鋼筋混凝土結構中預埋件設計. 北京 :中國建筑工業(yè)出版社 ,2001hilti fastening technology manual hilti corporation 鋼結構設計手冊 ( 第三版) . 北京 :中國建筑工業(yè)出版社 ,1999 美國鋼筋混凝土房屋建筑規(guī)范 (aci 1992 年公制修訂版) . 中國建 筑科學研究院結構所譯.收稿日期 :200420721513002345tb= 0 . 6+ 0 . 25d= 0 . 6 + 0 . 25 3 14/ 14=0 . 85當錨筋層數(shù) n = 3 時 ,錨筋層數(shù)影響系數(shù)r =0 . 90 ,錨筋的總截面面積 as = 1385mm ,預埋件在 剪力 、拉力和彎矩共同作用時所需錨筋為 :歡迎訂閱 2005 年醫(yī)藥工程設計雜志 !file:/d|/新建 microsof