醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志Pharmaceutical & Engineering Design 2004 ,25( 6 )建筑設(shè)計(jì)化學(xué)錨栓設(shè)計(jì)中國(guó)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)橫向鋼筋的對(duì)鋼筋錨固長(zhǎng)度的影響,可以作為借鑒。展其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,植筋通常用于結(jié)構(gòu)加ACI規(guī)定鋼筋凈距小于等于2d或者保護(hù)層厚度小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)于鋼筋直徑時(shí)的錨固長(zhǎng)度修正系數(shù)取2.0。又規(guī)定.錨栓更多用于鋼結(jié)構(gòu)與混凝土構(gòu)件以及設(shè)備底座與當(dāng)梁柱鋼筋錨固區(qū)域滿足橫向最小箍筋的要求且凈混凝土基礎(chǔ)的連接節(jié)點(diǎn)等部位。近年筆者接觸的不距不小于3d且滿足最小保護(hù)層厚度時(shí)不需做錨固少涉外項(xiàng)目的外方業(yè)主提出土建施工現(xiàn)場(chǎng)不許焊長(zhǎng)度修正;保護(hù)層厚度不小于2d且凈距不小于3d接不得使用預(yù)埋件，這時(shí)化學(xué)錨栓和植筋的設(shè)計(jì)就的任何鋼筋也不作錨固長(zhǎng)度修正;淇他情況長(zhǎng)度修成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。正系數(shù)1.4,可見(jiàn)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋間距邊距是不國(guó)內(nèi)現(xiàn)行混凝土規(guī)范沒(méi)有涉及化學(xué)錨栓的內(nèi)容被忽視的重要構(gòu)造之一。化學(xué)錨栓的破壞包含錨容僅見(jiàn)個(gè)別公司的設(shè)計(jì)規(guī)定要求化學(xué)錨栓等安全栓本體破壞和混凝土破壞兩大類(lèi),設(shè)計(jì)中以后者破系數(shù)不小于4.0。連接節(jié)點(diǎn)是涉及結(jié)構(gòu)安全的重要壞控制的情況居多,因 此錨栓、植筋的中心距和邊距構(gòu)造如果缺乏對(duì)化學(xué)錨栓特點(diǎn)的深入了解籠統(tǒng)采是決定其承載力的關(guān)鍵因素，這是其有別于混凝土取安全系數(shù)法較易造成設(shè)計(jì)失誤。本文結(jié)合近年的預(yù)埋件錨筋的特點(diǎn)。工程實(shí)踐以及國(guó)外專(zhuān)業(yè)廠商提供的資料，對(duì)化學(xué)錨化學(xué)錨栓節(jié)點(diǎn)的錨板厚度應(yīng)按混凝土規(guī)范相關(guān)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)范要求異同逐一比較。由于植筋的設(shè)計(jì)方法與化學(xué)錨栓基采取增加板厚或者增加加勁板等附加構(gòu)造措施。預(yù).本相同本文中對(duì)此不作嚴(yán)格區(qū)分。埋件錨筋與錨栓、植筋的最小邊距和中心距比較見(jiàn)1構(gòu)造要求下表:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋件錨筋的承載力主要類(lèi)型受拉、受彎受剪受錨筋強(qiáng)度和錨板變形控制,計(jì)算采用半經(jīng)驗(yàn)半理中心距|6d和70且不大于300mm論公式規(guī)范給出的承載力公式與錨筋間距、錨筋邊中心距和邊鋼筋混凝土預(yù)6d和70距沒(méi)有直接相關(guān)?；瘜W(xué)錨栓(包括植筋)是在結(jié)構(gòu)埋件錨筋距均不小于豎向邊距c最小4d*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3d和45mm與混凝土連接?；瘜W(xué)錨栓的埋設(shè)深度( -般鉆孔深橫向邊距c3d和45最小2d *度略大于錨栓植入長(zhǎng)度)即錨固長(zhǎng)度與混凝土預(yù)埋化學(xué)錨栓、植筋4. 5d ~5d件錨筋相比其長(zhǎng)度較小,約為10d3l( d為鋼筋、錨*按文獻(xiàn)2說(shuō)明栓直徑下同),而混凝土規(guī)范規(guī)定的受壓、受剪混中國(guó)煤化工凝土的錨筋長(zhǎng)度不小于15d及250mm受拉錨筋錨2.1YHC N M H G-荷載作用下的破壞模固長(zhǎng)度更長(zhǎng)。式主要有下列四種情況:混凝土規(guī)范第9.3.1條對(duì)鋼筋錨固做了很詳細(xì)(1)在較大的邊距和中距情況下的錨栓周?chē)斓囊?guī)定但其中沒(méi)有涉及鋼筋間距和邊距問(wèn)題。美凝土錐體破壞國(guó)ACI89規(guī)范開(kāi)始提出鋼筋間距、保護(hù)層厚度和( 2 )錨栓與混凝土連接部位的粘結(jié)破壞;醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志Pharmaceutical & Engineering Design 2004 ,25( 6 )( 3 )錨栓拉斷或者剪斷;(4)在較小的邊距情況下錨栓周?chē)炷僚?為中間值時(shí)內(nèi)插確定ξ,o破壞,該情況下的承載力均小于上述三種情況,因此規(guī)范明確受剪預(yù)埋件的錨固長(zhǎng)度取15d文獻(xiàn)2設(shè)計(jì)化學(xué)錨栓時(shí)應(yīng)避免采用太小的邊距。提出當(dāng)錨固長(zhǎng)度1'。不足時(shí)可按下式折減,但最小2.2抗剪驗(yàn)算.錨固長(zhǎng)度不小于5d。(1)化學(xué)錨栓的抗剪主要是針對(duì)上述(3)(4)當(dāng)5d≤I'。<15d時(shí)折減系數(shù)按下式計(jì)算:破壞模式進(jìn)行承載力驗(yàn)算。V≤Vuξ,=1 -0.027(15--)其中VJ為錨栓抗剪承載力按下列公式取用:由上述比較可知雖然規(guī)范預(yù)埋件設(shè)計(jì)公式主要VRd =min( Vede ;Vnd。)與混凝土和鋼筋相關(guān),但邊距同樣是影響其承載力Vu。為錨栓的鋼材抗剪承載力;Vu。為混凝土邊緣破裂時(shí)的抗剪承載力其計(jì)的重要因素之一。 無(wú)論是預(yù)埋件錨筋還是化學(xué)錨栓均應(yīng)選取較大的邊距和中距，以充分提高其承載力。算公式如下:2.3 抗拉驗(yàn)算VRd, =VRJfp,vfAR.vfp.v其中,VRa ,為混凝土邊緣破裂承載力基本值;( 1 )化學(xué)錨栓的抗拉承載力主要按上述( 1 )(2 )( 3 )三種破壞模式進(jìn)行驗(yàn)算,公式如下:N≤Nefpy為混凝土強(qiáng)度影響系數(shù);其中:Nka為錨栓抗拉承載力取三種破壞錨栓fsny為錨栓邊距與中心距影響系數(shù);fp s為剪力方位調(diào)整系數(shù)剪力指向混凝土構(gòu)件承載力的最小值確定即NRd =min( Ned, ;Nndp ;Ned。)邊緣時(shí)為1. 0平行構(gòu)件邊緣時(shí)為2. 0?？梢?jiàn)抗剪承載力影響因素包括混凝土強(qiáng)度等Nu,混凝土錐體破壞承載力;級(jí)、錨栓中心距和邊距等其中錨栓中心距、邊距通Nna。錨栓粘結(jié)破壞承載力;Nu2錨栓鋼材抗拉承載力。常會(huì)起控制作用?；炷铃F體破壞( Break - out failure )承載力計(jì)( 2 )混凝土預(yù)埋 件抗剪承載力按下列公式計(jì)算公式為:NRdc =NRd fgNffNfRN算:V≤A.x,avf, .Nu,為混凝土錐體破壞承載力基本值;其中x,錨筋抗剪強(qiáng)度系數(shù)按下式計(jì)算:fsx為錨栓間距影響系數(shù);a,=(4.0-0.08d)fp、為錨栓邊距影響系數(shù)。混凝土粘結(jié)破壞( Pull - away failure )承載力計(jì)a,錨筋層數(shù)的影響系數(shù),錨筋等間距布置時(shí)二層取1.0三層取0.9 ;四層取0. 85。當(dāng)邊距不足算公式為:Nad。 =Nad fesfr .時(shí)混凝土規(guī)范沒(méi)有說(shuō)明該如何處理，對(duì)此情況文獻(xiàn)NRu。為錨栓粘結(jié)破壞承載力基本值;fp N為混凝土強(qiáng)度影響系數(shù);2提供的折減公式如下:fp為錨栓埋設(shè)深度影響系數(shù)。(1)當(dāng)橫向間距c2≤ζ≤3時(shí)按下列公式折上述公式表明,錨栓抗拉承載力變化規(guī)律類(lèi)同減:于錨栓抗剪承載力間距、邊距是影響承載力的主要因素之一。另外某些類(lèi)型的錨栓不再仔細(xì)區(qū)分粘ξ =0.008(3-- )結(jié)破壞和錐體破壞,而是統(tǒng)一歸入混凝土破壞承載(2 )當(dāng)豎向邊距c，A≤十≤6時(shí)折減系數(shù)按以力( Concrete cone/ pull - out resistance )。( 2 )混凝土預(yù)埋件抗拉承載力計(jì)算公式為下情況取值:中國(guó)煤化工"aunfyC=6ξ=1;MYHCNMH Ga,=0.6+0.25二錨板彎曲變形折減系數(shù);d-=5 ξ =0.75 ;a。=二為抗拉錨筋長(zhǎng)度線性折減系數(shù),對(duì)于直=4 ξ =0.5;接承受動(dòng)力荷載或地震荷載取1.0。規(guī)范的條文說(shuō)醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志Pharmaceutical & Engineering Design 2004 ,25( 6 )29.明還規(guī)定錨筋最小長(zhǎng)度不得小于0.5和15d。下:由于混凝土預(yù)埋件和化學(xué)錨栓的破壞模式不盡Nmx≤Nk ;相同，因此他們?cè)谕瑯忧闆r下抗拉承載力存在較大其中.N.按(3.1.1 X3.1.2 )兩公式驗(yàn)算。差異這在本文的實(shí)例比較中可以更為直觀的了解。_V3組合荷載普通預(yù)埋件的應(yīng)力組合根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果按軸力、組合應(yīng)力驗(yàn)算公式為Fu≤N2x +V。彎矩和剪力采取線性相關(guān)處理化學(xué)錨栓節(jié)點(diǎn)中每其中文獻(xiàn)3給出的錨栓組合承載力公式如下:個(gè)螺栓的邊界條件各不相同承載力也不盡相同,因1.5此無(wú)法作類(lèi)似處理。文獻(xiàn)3對(duì)拉剪作用下的化學(xué)錨Fu=[[ ( cosa)! sima)“]栓節(jié)點(diǎn)采用錨栓群承載力驗(yàn)算方法,但尚未有涉及拉彎剪荷載共同作用下的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。對(duì)于含有彎矩式中a為荷載夾角p =arctan(復(fù)雜受力狀態(tài)的化學(xué)錨栓節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),可以借鑒鋼結(jié)4算例比較構(gòu)規(guī)范中按螺栓最不利位置的驗(yàn)算方法。計(jì)算受拉、彎、剪共同作用的某鋼梁與混凝土柱3.1受拉力與彎矩共同作用時(shí)按下列公式驗(yàn)算,的連接節(jié)點(diǎn)。簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1 :( 1 )采用化學(xué)錨栓布置如圖2 8M24錨栓混凝土強(qiáng)度等級(jí)C45錨板厚度14mm標(biāo)準(zhǔn)錨栓埋設(shè)長(zhǎng)度。00100 50， 150150 50 100M~N↑4由一由--錯(cuò)栓1錨栓2 錨栓3導(dǎo)|吊|圖1由--由一-1)N_ My:熱之y?-個(gè)My,N... =≤NRd.(3.1.1 )2y2;圖22)N_ My≤o0時(shí)軸向拉力N =15.5kN ;彎矩M =29.4 ;剪力Vn之只=40.9kNMy'1 )錨栓內(nèi)力計(jì)算:≤NRd(3.1.2)2y'2,N: _(29.4 +15.5x0. 15 )x0.3=30.2kN2 x0.153 +3 x0.32其中y為所驗(yàn)算的錨栓到錨栓群形心的豎向距離;v. _40.9=5.1kNy'為所驗(yàn)算的錨栓到最外排受壓錨栓的豎向中國(guó)煤化工YHC NMH G=9.6°y'l為所任-錨栓到最外排受壓錨栓的豎向距2)錨栓設(shè)計(jì)基本參數(shù),按文獻(xiàn)3提供的資料離;為:e為軸力到最外排受壓錨栓到豎向距離。M24 Nue =75.5kN ;VRue =15. 4kN ;3.2受拉萬(wàn)鴛勇和彎 矩共同作用時(shí)驗(yàn)算公式如Nu。=108. 1kN ;Vnu。 =77. 8kN ;30.醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)雜志Pharmaceutical & Engineering Design 2004 ,25( 6 )C45抗拉fgy =120 ;抗剪fqyv =1.34。V_NM深度修正f:=1.0。As1 =a,a.f, 0.8aurf," 1. 3QxnQf,Z錨栓抗拉間距修正錨栓間距150mm時(shí)為40.9 x10315.5 x10'0. 90 x0.70 x300T 0.8 x0.85 x300+fAv =0. 68錨栓邊距150mm時(shí)為fRN =0.79。29.4 X10°3 )每個(gè)錨栓的抗拉承載力，因其邊界情況以及1.3 x0.9 x0.85 X300 X300相鄰間距不同承載力各不相同分別計(jì)算如下:=621mm2≤As = 1385mm2錨栓1需考慮邊距以及與錨栓2、4的中距折__ N減,As2 =0.8axnf, 0. 4a,anf,Z .Nue =75.5 x1.2 X1 x0. 68 x0. 68 x0. 7915.5 x 10329.4 x10° .=33.1kN .0.8 X0.85 X300 0.4 x0.9 x0.85 X300 X300錨栓2 ,僅需考慮與錨栓1、3的中距折減,= 1144mm2≤As = 1385 mm2NRd. =77.5 X1.2 x1 X0.68 X0. 68 =41.9kN上述算例表面在同等荷載作用下預(yù)埋件錨筋4 )錨栓抗剪承載力承載力需要考慮邊距及中較化學(xué)錨栓的鋼材用量.上有較大的節(jié)省,兩 者無(wú)法距修正,以錨栓1為例,錨栓邊距和中心距均為直接對(duì)，應(yīng)套用。造成承載力差距較大的主要原因在150mm且剪力方向與柱邊平行,于較小邊距和中距的情況下兩者破壞模式不同預(yù)_3x150 +2x150 150=0.95 fv =2埋件壞損更多的表現(xiàn)為錨筋失效而化學(xué)錨栓表現(xiàn)3X3X105N105為混凝土先行破壞錨栓強(qiáng)度并未充分發(fā)揮。Vaue =15.4 X1.34 x0.95 x2 =39.2五結(jié)語(yǔ).Nua =min( Nnde ;Nnu,)=33.1 >Nx =30. 2kN化學(xué)錨栓和植筋的構(gòu)造要求與混凝土預(yù)埋件相VRu =min( Vade ;VR。)=39.2>V. =5.1kN比有更高的要求,而承載力通常會(huì)較同等配筋的預(yù)5 )錨栓組合承載力計(jì)算如下:埋件小。由于化學(xué)錨栓和植筋通常作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施! cos9.6)15( sin9.6) "工中拾遺補(bǔ)缺的手段，設(shè)計(jì)人員必須注意其適用性。Fm Rd=|(33.1) +(39.2)」致謝本公司高工周炳桐先生對(duì)全文進(jìn)行了=32.4≥√30.22 +5.12 =30.6 kN審閱并提出寶貴意見(jiàn),HILTI中國(guó)有限公司朱( 2 )當(dāng)采用預(yù)埋件方案時(shí),設(shè) 錨筋仍為3層每國(guó)棟先生在設(shè)計(jì)施工中給以了大量的技術(shù)支層直錨筋3φ14,為HRB335鋼筋其他條件不變。持在此表示感謝。f, =300N/mm2 f。=21.1N/ mm2系數(shù)a, a,計(jì)算如下:參考文獻(xiàn)a、=(4.0-0.08d)f。1混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 規(guī)范GB 50010 -2002.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋件設(shè)計(jì).北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社2001=(4.0 -0.08 x14 )x./21.10.76>HILTI Fastening Technology Manual HLTI Corporation300鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,19990.7取0.75美國(guó)鋼筋混凝土 房屋建筑規(guī)范( ACI 1992年公制修訂版).中國(guó)建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所譯.axn=0.6 + 0.25一d收稿日期2004-07-15= 0.6 +0.25*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)a,=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:中國(guó)煤化工MHCNMHG歡迎訂閱2005年《醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)》雜志!”