化學(xué)錨栓設(shè)計(jì)

1、化 學(xué) 錨 栓 設(shè) 計(jì)中國石化集團(tuán)上海工程公司 (200120) 嚴(yán)峰摘要 化學(xué)錨栓 、植筋的施工技術(shù)應(yīng)用日益廣泛 ,它們的設(shè)計(jì)有著其自身的特點(diǎn) 。設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的預(yù)埋件錨筋有著較大的區(qū)別 ,本文著重介紹化學(xué)錨栓的設(shè)計(jì)概念 ,并與混凝土預(yù)埋件的異同作了分析和比較 。關(guān)鍵詞 化學(xué)錨栓 植筋 預(yù)埋件化學(xué)錨栓與植筋技術(shù)在最近幾年有著長(zhǎng)足的發(fā)展其應(yīng)用范圍也越來越廣泛 ,植筋通常用于結(jié)構(gòu)加 固改造以及混凝土新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接等方面 ,化學(xué)錨栓更多用于鋼結(jié)構(gòu)與混凝土構(gòu)件以及設(shè)備底座與混凝土基礎(chǔ)的連接節(jié)點(diǎn)等部位 。近年筆者接觸的不 少涉外項(xiàng)目的外方業(yè)主提出土建施工現(xiàn)場(chǎng)不許焊接 ,不得使用預(yù)埋件 ,這時(shí)化學(xué)錨栓

2、和植筋的設(shè)計(jì)就 成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一 。國內(nèi)現(xiàn)行混凝土規(guī)范沒有涉及化學(xué)錨栓的內(nèi) 容 ,僅見個(gè)別公司的設(shè)計(jì)規(guī)定要求化學(xué)錨栓等安全 系數(shù)不小于 4 . 0 。連接節(jié)點(diǎn)是涉及結(jié)構(gòu)安全的重要 構(gòu)造 ,如果缺乏對(duì)化學(xué)錨栓特點(diǎn)的深入了解 ,籠統(tǒng)采取安全系數(shù)法較易造成設(shè)計(jì)失誤 。本文結(jié)合近年的工程實(shí)踐以及國外專業(yè)廠商提供的資料 ,對(duì)化學(xué)錨 栓的設(shè)計(jì)概念作簡(jiǎn)單介紹并與鋼筋混凝土預(yù)埋件的 異同逐一比較 。由于植筋的設(shè)計(jì)方法與化學(xué)錨栓基 本相同 ,本文中對(duì)此不作嚴(yán)格區(qū)分 。1 構(gòu)造要求鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋件錨筋的承載力主要 受錨筋強(qiáng)度和錨板變形控制 ,計(jì)算采用半經(jīng)驗(yàn)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(guān) ?；瘜W(xué)錨栓 (包括植筋) 是在結(jié)構(gòu)施工完成并達(dá)到強(qiáng)度再后期鉆孔 ,利用化學(xué)粘結(jié)劑與混凝土連接 。化學(xué)錨栓的埋設(shè)深度 ( 一般鉆孔深度 略大于錨栓植入長(zhǎng)度) 即錨固長(zhǎng)度與混凝土預(yù)埋件錨筋相比其長(zhǎng)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(zhǎng)度不小于 15d 及 250mm ,受拉錨筋錨固長(zhǎng)度 更長(zhǎng) ?；炷烈?guī)范第 9 . 3 . 1 條對(duì)鋼筋錨固做了很詳細(xì) 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(hù)層厚度小于鋼筋直徑時(shí)的錨固長(zhǎng)度修正系數(shù)取 2

4、. 0 。又規(guī)定 當(dāng)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(hù)層厚度時(shí)不需做錨固長(zhǎng)度修正 ;保護(hù)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(zhǎng)度修正 ; 其他情況長(zhǎng)度修 正系數(shù) 1 . 4 ,可見混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋間距邊距是不容被忽視的重要構(gòu)造之一 ?；瘜W(xué)錨栓的破壞包含錨栓本體破壞和混凝土破壞兩大類 ,設(shè)計(jì)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(guān)鍵因素 ,這是其有別于混凝土預(yù)埋件錨筋的特點(diǎn) ?；瘜W(xué)錨栓節(jié)點(diǎn)的錨板厚度應(yīng)按混凝土規(guī)范相關(guān) 規(guī)定執(zhí)行 ,特別當(dāng)錨栓間距較大時(shí)更應(yīng)較規(guī)范要求采取增加板厚或者增加加勁板等附加

5、構(gòu)造措施 。預(yù) 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(xiàn) 2 說明2承載力計(jì)算2. 1化學(xué)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(yù) 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(xué)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(shè)計(jì)化學(xué)錨栓時(shí)應(yīng)避免采用太小

6、的邊距 。2. 2抗剪驗(yàn)算(1) 化學(xué)錨栓的抗剪主要是針對(duì)上述 (3 ) 、(4) 破 壞模式進(jìn)行承載力驗(yàn)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(shí)的抗剪承載力 ,其計(jì) 算公式如下 :規(guī)范明確受剪預(yù)埋件的錨固長(zhǎng)度取 15d ,文獻(xiàn) 2提出當(dāng)錨固長(zhǎng)度 1a 不足時(shí)可按下式折減 , 但最小 錨固長(zhǎng)度不小于 5d 。當(dāng) 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(jì)算如下 :- 21 . 51 . 5cos9 . 6sin9 . 63fm rd =+33 . 139 . 2= 32 . 4 30 . 22 + 5 . 12 = 30 . 6 kn(2) 當(dāng)采用預(yù)埋件方案時(shí) ,設(shè)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(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)中預(yù)埋件設(shè)計(jì). 北京 :中國建筑工業(yè)出版社 ,2001hilti fastening technology manual hilti corporation 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè) ( 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(xué)研究院結(jié)構(gòu)所譯.收稿日期 :200420721513002345tb= 0 . 6+ 0 . 25d= 0 . 6 + 0 . 25 3 14/ 14=0 . 85當(dāng)錨筋層數(shù) n = 3 時(shí) ,錨筋層數(shù)影響系數(shù)r =0 . 90 ,錨筋的總截面面積 as = 1385mm ,預(yù)埋件在 剪力 、拉力和彎矩共同作用時(shí)所需錨筋為 :歡迎訂閱 2005 年醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志 !file:/d|/新建 microsof