化学锚栓设计.doc

化 学 锚 栓 设 计中国石化集团上海工程公司 (200120) 严峰摘要 化学锚栓 、植筋的施工技术应用日益广泛 ,它们的设计有着其自身的特点 。设计方法与传统的预埋件锚筋有着较大的区别 ,本文着重介绍化学锚栓的设计概念 ,并与混凝土预埋件的异同作了分析和比较 。关键词 化学锚栓 植筋 预埋件化学锚栓与植筋技术在最近几年有着长足的发展其应用范围也越来越广泛 ,植筋通常用于结构加 固改造以及混凝土新增结构构件连接等方面 ,化学锚栓更多用于钢结构与混凝土构件以及设备底座与混凝土基础的连接节点等部位 。近年笔者接触的不 少涉外项目的外方业主提出土建施工现场不许焊接 ,不得使用预埋件 ,这时化学锚栓和植筋的设计就 成为结构设计的重要内容之一 。国内现行混凝土规范没有涉及化学锚栓的内 容 ,仅见个别公司的设计规定要求化学锚栓等安全 系数不小于 4 . 0 。连接节点是涉及结构安全的重要 构造 ,如果缺乏对化学锚栓特点的深入了解 ,笼统采取安全系数法较易造成设计失误 。本文结合近年的工程实践以及国外专业厂商提供的资料 ,对化学锚 栓的设计概念作简单介绍并与钢筋混凝土预埋件的 异同逐一比较 。由于植筋的设计方法与化学锚栓基 本相同 ,本文中对此不作严格区分 。1 构造要求钢筋混凝土结构中的预埋件锚筋的承载力主要 受锚筋强度和锚板变形控制 ,计算采用半经验半理论公式 ,规范给出的承载力公式与锚筋间距 、锚筋边 距没有直接相关 。化学锚栓 (包括植筋) 是在结构施工完成并达到强度再后期钻孔 ,利用化学粘结剂与混凝土连接 。化学锚栓的埋设深度 ( 一般钻孔深度 略大于锚栓植入长度) 即锚固长度与混凝土预埋件锚筋相比其长度较小 ,约为 10d 3 ( d 为钢筋 、锚栓直 径 ,下同) ,而混凝土规范规定的受压 、受剪混凝土的锚筋长度不小于 15d 及 250mm ,受拉锚筋锚固长度 更长 。混凝土规范第 9 . 3 . 1 条对钢筋锚固做了很详细 的规定 ,但其中没有涉及钢筋间距和边距问题 。美aci 规定 ,钢筋净距小于等于 2d 或者保护层厚度小于钢筋直径时的锚固长度修正系数取 2 . 0 。又规定 当梁柱钢筋锚固区域满足横向最小箍筋的要求且净距不小于 3d 且满足最小保护层厚度时不需做锚固长度修正 ;保护层厚度不小于 2d 且净距不小于 3d的任何钢筋也不作锚固长度修正 ; 其他情况长度修 正系数 1 . 4 ,可见混凝土结构中钢筋间距边距是不容被忽视的重要构造之一 。化学锚栓的破坏包含锚栓本体破坏和混凝土破坏两大类 ,设计中以后者破 坏控制的情况居多 ,因此锚栓 、植筋的中心距和边距 是决定其承载力的关键因素 ,这是其有别于混凝土预埋件锚筋的特点 。化学锚栓节点的锚板厚度应按混凝土规范相关 规定执行 ,特别当锚栓间距较大时更应较规范要求采取增加板厚或者增加加劲板等附加构造措施 。预 埋件锚筋与锚栓 、植筋的最小边距和中心距比较见 下表 :3 按文献 2 说明2承载力计算2. 1化学锚栓 、植筋的在单一荷载作用下的破坏模 式主要有下列四种情况 :(1) 在较大的边距和中距情况下的锚栓周围混 凝土锥体破坏类型受拉 、受弯受剪钢筋混凝土预 埋件锚筋中心距和边 距均不小于3d 和 45mm中心距6d 和 70 且不 大于 300mm竖向边距 c6d 和 70最小 4d 3横向边距 c3d 和 45最小 2d 3化学锚栓 、植筋4 . 5d5d(4) 在较小的边距情况下锚栓周围混凝土劈裂破坏 ,该情况下的承载力均小于上述三种情况 ,因此 设计化学锚栓时应避免采用太小的边距 。2. 2抗剪验算(1) 化学锚栓的抗剪主要是针对上述 (3 ) 、(4) 破 坏模式进行承载力验算 。v vrd其中 vrd为锚栓抗剪承载力 ,按下列公式取用 :vrd = min (vrd ,c ;vrd ,s) vrd ,s为锚栓的钢材抗剪承载力 ;vrd ,c 为混凝土边缘破裂时的抗剪承载力 ,其计 算公式如下 :规范明确受剪预埋件的锚固长度取 15d ,文献 2提出当锚固长度 1a 不足时可按下式折减 , 但最小 锚固长度不小于 5d 。当 5d l nmax = 30 . 2knvrd = min (vrd ,c ;vrd ,s) = 39 . 2 vs = 5 . 1kn5) 锚栓组合承载力计算如下 :- 21 . 51 . 5cos9 . 6sin9 . 63fm rd =+33 . 139 . 2= 32 . 4 30 . 22 + 5 . 12 = 30 . 6 kn(2) 当采用预埋件方案时 ,设锚筋仍为 3 层 ,每 层直锚筋 314 ,为 hrb335 钢筋 ,其他条件不变 。fy= 300n/ mm2 ,fc = 21 . 1n/ mm2系数v , b 计算如下 :f cv = (4 . 0 - 0 . 08 d)fy21 . 1 = (4 . 0 - 0 . 08 14) 取 0 . 70 . 760 . 7混凝土结构设计规范 gb 50010 - 2002 . 北京 : 中国建筑工业出版社钢筋混凝土结构中预埋件设计. 北京 :中国建筑工业出版社 ,2001hilti fastening technology manual hilti corporation 钢结构设计手册 ( 第三版) . 北京 :中国建筑工业出版社 ,1999 美国钢筋混凝土房屋建筑规范 (aci 1992 年公制修订版) . 中国建 筑科学研究院结构所译.收稿日期 :200420721513002345tb= 0 . 6+ 0 . 25d= 0 . 6 + 0 . 25 3 14/ 14=0 . 85当锚筋层数 n = 3 时 ,锚筋层数影响系数r =0 . 90 ,锚筋的总截面面积 as = 1385mm ,预埋件在 剪力 、拉力和弯矩共同作用时所需锚筋为 :欢迎订阅 2005 年医药工程设计杂志 !file:/d|/新建 microsof