膨胀螺栓选型计算_20141128

1、1 of 10 Print : 11/1/2021By Yehong机机械械式式膨膨胀胀螺螺栓栓选选型型计计算算本计算的主要依据为JGJ 145 - 2004 混凝土结构后锚固技术规程，所采用的膨胀螺栓尺寸及规格符应合GB/T 22795 - 2008 混凝土用膨胀锚栓 型式与尺寸，本计算中采用膨胀螺栓的称呼主要目的与习惯上的描述一致，在以下计算中可简称为膨胀螺栓或螺栓或锚栓。本计算中所适用的膨胀螺栓主要结构如下图所示。一一、主主要要参参数数1.11.1 主主要要输输入入条条件件膨胀螺栓螺杆材质SS304膨胀螺栓螺杆力学性能等级70膨胀螺栓螺杆名义直径 DiaM16mm螺栓计算直径 D16mm

2、膨胀螺栓名义长度 L175mm螺栓计算面积 As150.3mm2混凝土强度等级C30螺栓特殊长度 L 140.0mm混凝土的厚度300mm混凝土的厚度300.00 mm膨胀螺栓连接板在混凝土结构表面上的位置及尺寸参数单个连接板上膨胀螺栓的数量单个连接板螺栓数量2连接板类型A根据连接板与混凝土的位置不同，连接板的类型（具体见下简图）Use English Units一个螺栓四个螺栓1-A1-B1-D2 2- -A A2 2- -B B2 2- -C C2 2- -D DA ABCD两两个个螺螺栓栓HE L P ME！螺螺栓栓特特殊殊长长度度输输入入2 of 10 Print : 11/1/202

3、1By Yehong膨胀螺栓连接板的设计尺寸B1457.2mm457.2 mmB2203.2mm203.2 mma1254mm254mma2254mm254mma3-mmmma4-mmmmS1152.4mm152.4 mmS2-mmmmC1406.4mm406.4 mmC2406.4mm406.4 mm地震荷载恒荷载 活荷载 风荷载水平地震竖向地震单个连接板设计荷载 N（见右图）45452309365645公斤力45.445.42309.03655.945.4公斤力设计地震设防裂度8YES单个连接板设计荷载组合 Nd（见右图）7027公斤力设计拉力与锚固地面的夹角 (o)45o当前设计荷载组合

4、是否已经包含地震荷载组合Yes检查数据是否完整YES最终结果YES说说明明： 以上荷载组合根据GB 5009-2012 建筑结构荷载规范及GB 50011-2010 建筑抗震设计规范相关条文规定，选取可能的最不利的荷载组合类型，分别按荷载组合数据计算。根据以上各项荷载组合类别分别计算，产生最大效应时对应的组合是荷载组组合合五五在本计算过程中产生最大荷载效应时，其荷载组合具体类型如下：1.21.2 * * ( (恒恒荷荷载载 + + 0.50.5 * * 活活荷荷载载) ) + + 1.41.4 * * 风风荷荷载载_Factor_Factor * * 风风荷荷载载 + + 1.31.3 * *

5、 水水平平地地震震荷荷载载说说明明：本本页页面面所所显显示示所所有有数数据据为为荷荷载载计计算算是是荷荷载载 组组合合五五 的的数数据据及及计计算算结结果果，荷荷载载组组合合如如下下：1.21.2 * * ( (恒恒荷荷载载 + + 0.50.5 * * 活活荷荷载载) ) + + 1.41.4 * * 风风荷荷载载_Factor_Factor * * 风风荷荷载载 + + 1.31.3 * * 水水平平地地震震荷荷载载单个螺栓的设计荷载组合值 FSD3513.5 公斤力Metric单个螺栓设计荷载 - 拉力设计值 NSD,024.84KNCurrently Input Using Engli

6、sh Units单个螺栓设计荷载 - 剪力设计值 VSD,024.84KN4-A4-B4-D第一种荷载组合第二种荷载组合第三种荷载组合第四种荷载组合第五种荷载组合第六种荷载组合第七种荷载组合第八种荷载组合清除所有计算数据快速计算所有荷载组合检查输入数据是否完整3 of 10 Print : 11/1/2021By Yehong1.21.2 主主要要性性能能参参数数螺栓杆体材料抗拉强度标准值 fstk800 Mpa螺栓杆体材料屈服强度标准值 fyk640 Mpa螺栓锚固有效长度 L160mm锚固连接的安全等级二级重要性系数A1.1当设计荷载组合包含地震荷载组合时，承载能力调整系数(非地震组合时不

7、考虑)0.85经安全性系数调整之后单个螺栓设计荷载 - 拉力设计值 NSD27.33KN经安全性及地震荷载系数系数调整之后单个螺栓设计荷载 - 剪力设计值 VSD27.33KN二二、膨膨胀胀螺螺栓栓及及混混凝凝土土结结构构构构造造检检查查构造检查2.1 螺栓中心至混凝土结构外边缘最小边距C是否符合标准要求YES满满足足要要求求最小边距406.4mm允许最小边距Cmin240mm2.2 混凝土厚度是否满足锚栓所需要的最小厚度的要求YES满满足足要要求求混凝土的厚度300允许最小厚度hmin240mm2.3 同一连接板上两个螺栓间距离是否满足标准最小值要求NO不不满满足足要要求求最小间距152.4

8、mm允许最小间距Smin160mm存存在在螺螺栓栓群群混混凝凝土土锥锥体体整整体体受受拉拉破破坏坏的的可可能能性性，需需验验算算螺螺栓栓群群整整体体抗抗拉拉能能力力0.15详详见见 3.43.4 考考虑虑混混凝凝土土锥锥体体整整体体拉拉出出时时, ,整整体体破破坏坏验验算算( (多多螺螺栓栓整整体体拉拉出出) )2.4 抗震设计条件下，螺栓有效锚固长度与直径比值是否满足最小规定YES满满足足要要求求允许有效锚固长度与直径比11.9锚固长度与直径比 10.0三三、膨膨胀胀螺螺栓栓及及混混凝凝土土受受拉拉承承载载能能力力验验算算（承承载载能能力力极极限限状状态态计计算算）3.1.3.1. 锚锚栓栓

9、受受拉拉钢钢材材破破坏坏计计算算本条计算主要根据JGJ 145 - 2004 混凝土结构后锚固技术规程第6.1.1、6.1.2条锚栓钢材破坏受拉承载力标准值 NRk,s = As x fstk120.26KN锚栓钢材破坏受拉承载力设计值 NRd,s =NRk,s / rRs,N74.01KN抗震设计时，锚栓钢材破坏受拉承载力设计值 NRd,s = N,s x NRk,s 74.01KN判断NSD是否小于 NRd,s ，即锚栓的设计受拉荷载是否小于锚栓钢材破坏受拉承载力设计值YES满满足足要要求求设计荷载效应与材料承载能力的比值 0.36933.2.3.2. 混混凝凝土土锥锥体体受受拉拉破破坏坏

10、验验算算本条计算主要根据JGJ 145 混凝土结构后锚固技术规程6.1.3条根据螺栓对应参数表可查得理想混凝土锥体破坏承载力标准值N0RK,c (KN)77.6KN混凝土锥体破坏时理想临界边距0.5sCR,N，(sCR,N = 3hef)100mm混凝土锥体破坏时理想临界边长sCR,N，(sCR,N = 3hef)200mm理想化破坏锥体投影面面积A0C,N = sCR,N2A0C,N = sCR,N240000 mm2根据螺栓及连接板确定的破坏锥体投影面面积 AC,N = (C1 + 1/2 x sCR,N2) x sCR,N270480 mm2螺栓至连接板最小边距C对受拉承载力的降低系数s

11、,N=0.7+0.3 x C / CCR,N1.004 of 10 Print : 11/1/2021By Yehong表层混凝土因密集配筋剥离对受拉承载力的降低系数re,N=0.5+hef / 2001.00荷载偏心对受拉承载力的降低系数ce,N= 1 / (1 + 2 eN/Scr,N)1.00eN未裂混凝土对受拉承载力的提高系数 ucr,Nucr,N1.40混凝土锥体破坏时受拉承载力标准值NRK,c = N0RK,c x AC,N /A0C,N x s,N x re,N x ce,N x ucr,NNRK,c=191.424 KN混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 NRd,c =NRk,c

12、 / rRcN63.8079 KN抗震设计时，混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 NRd,c = N,c x NRd,c 52.5477 KN判断NSD是否小于 NRd,c ，即设计受拉荷载是否小于混凝土锥体破坏受拉承载力设计值 YES满满足足要要求求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力的比值0.52013.33.3 混混凝凝土土的的劈劈裂裂破破坏坏承承载载力力根据螺栓在混凝土中的位置，检查是否需要进行劈裂破坏承载力计算 No最小边距 406.4 mm不计算劈裂破坏允许最小边距 Cmin240mm混凝土劈裂破坏时理想破坏体临界边长，sCR,sp = 2hef200mm混凝土劈裂破坏时理想临界

13、边距（间距），0.5sCR,sp100mm劈裂破坏理想化破坏锥体投影面面积A0C,N = sCR,sp240000 mm2根据连接板确定的劈裂破坏锥体投影面面积AC,sp = (C1 + 1/2 x sCR,sp2) x sCR,sp240000 mm2混凝土构件厚度h对劈裂破坏承载力影响系数 h,sp = (h/hef)2/3 1.50.958计算劈裂破坏中，混凝土锥体破坏受拉承载力标准值 NRK,c = N0RK,c x AC,sp /A0C,sp x s,N x re,N x ce,N x ucr,NNRK,c=108.64 KN经修正之后混凝土劈裂破坏破坏时受拉承载力标准值 NRd,s

14、p =NRk,c / h,sp104.065 KN混凝土劈裂破坏时受拉承载力设计值NRd,sp =NRk,sp / rRsp34.6883 KN抗震设计时，混凝土劈裂破坏时受拉承载力设计值 NRd,sp =NRk,sp / rRsp 28.5668 KN判断NSD是否小于 NRd,sp，即设计受拉荷载是否小于混凝土混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值YES满满足足要要求求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值0.95673.4.3.4. 考考虑虑混混凝凝土土锥锥体体的的螺螺栓栓群群整整体体拉拉出出时时, , 整整体体破破坏坏验验算算( (多多螺螺栓栓整整体体拉拉出出) )是否考虑X方向的混凝土

15、锥体整体拉出破坏(多螺栓整体拉出)YES是否考虑Y方向的混凝土锥体整体拉出破坏(多螺栓整体拉出)NO混凝土锥体多螺栓整体拉出时，X方向的破坏长度798.8 mm混凝土锥体多螺栓整体拉出时，Y方向的破坏长度-mm混凝土多螺栓整体拉出破坏时理想破坏体临界边长，X方向632.4 mm混凝土多螺栓整体拉出破坏时理想破坏体临界边长，Y方向480 mm根据螺栓对应参数表可查得理想混凝土锥体破坏承载力标准值N0RK,c (KN)155.2 KN混凝土锥体破坏时理想临界边距100 mm混凝土锥体破坏时理想临界边长-mm理想化破坏锥体投影面面积A0C,N = sCR,N2303552 mm2根据螺栓及连接板确定

16、的破坏锥体投影面面积383424 mm2螺栓至连接板最小边距C对受拉承载力的降低系数1.208表层混凝土因密集配筋剥离对受拉承载力的降低系数1插插入入行行删删除除行行5 of 10 Print : 11/1/2021By Yehong荷载偏心对受拉承载力的降低系数1未裂混凝土对受拉承载力的提高系数 ucr,N1.4混凝土锥体破坏时受拉承载力标准值331.538 KN混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 NRd,c =NRk,c / rRcN110.513 KN抗震设计时，混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 NRd,c = N,c x NRd,c 91.0103 KN判断NSD是否小于 NRd,c ，

17、即设计受拉荷载是否小于混凝土锥体破坏受拉承载力设计值Yes满满足足要要求求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力的比值0.1501四四、膨膨胀胀螺螺栓栓及及混混凝凝土土受受剪剪承承载载能能力力验验算算（承承载载能能力力极极限限状状态态计计算算）4.14.1 螺螺栓栓受受剪剪承承载载钢钢材材破破坏坏计计算算本条计算主要依据为JGJ 145 混凝土结构后锚固技术规程6.2.2条螺栓破坏时受剪承载力标准值 VRk,s ，计算过程如下螺栓受剪状态1) 根据螺栓与连接件及混凝土表面是否存在杠杆臂，可分为以下两种情况1). 无杠杆臂的纯剪状态 VRk,s = 0.5 As x fstk48.11KN2)

18、. 有杠杆臂的拉弯剪复合状态螺栓截面抵抗矩 Wel(mm3)402.12 mm3单根螺栓抗弯承载力标准值 M0Rk,s = 1.2 Wel x fstk386.04 N.m单根螺栓抗弯承载力设计值MRk,s = M0Rk,s x (1 - Nsd / Nsd,s) 243.49 N.m杠杆臂有有效长度 l0, 详见下图1mm被连接件系数, 约束类型详见下图M有约束M =25665单根螺栓弯扭剪状态下，受剪承载力标准值 VRk,s = M x Mrk,s / lo486.98KN螺栓破坏时受剪承载力标准值 VRk,s48.11KN螺栓破坏时受剪承载力设计值 VRd,s = VRk,s / rRs

19、,V29.60KN抗震设计时，螺栓破坏时受剪承载力设计值 VRd,s = V,s x VRd,s29.60KN判断VSD是否小于 NRd,s，即设计受剪荷载是否小于螺栓破坏时受剪承载力设计值YES满满足足要要求求设计荷载效应与螺栓破坏时受剪承载力之设计值0.92324.24.2 构构件件边边缘缘受受剪剪混混凝凝土土楔楔形形受受剪剪破破坏坏4.2.1 本条计算主要依据为JGJ 145 - 2004 混凝土结构后锚固技术规程第6.2.3条判断边缘受剪边的距离是否需要进行构件边缘受剪混凝土楔形受剪破坏验算需需要要构件中螺栓中心至混凝土边缘最小距离 C (mm)406.41600mm2构件边缘受剪混凝

20、土楔形受剪破坏时，受剪承载力标准值 V0Rk,c = 0.45 d.5nom x (lf/dnom)0.2 x f.5cu,k c1.51V0Rk,c=122.43 KN剪切荷载下锚栓的有效长度( lfhef, lf8d ) lf128mm6 of 10 Print : 11/1/2021By Yehong混凝土楔形受剪破坏时,螺栓计算外径 Dnom16mm混凝土立方休抗压强度标准值 fcu,k30N/mm2理想混凝土楔形受剪破坏时，混凝土楔形体在侧向的投影面积A0c,V = 4.5 C21743224 mm2对于单个螺栓，混凝土楔形体在侧向的投影面积Ac,V = 1.5 x C1 x (1.

21、5C1+C2)493532 mm2C2200 mm边距比C2/C1对受剪承载力的降低影响系数 s,V= 0.7 + 0.3 x C2 / (1.5 x C1)10.798剪力与垂直于构件自由边方向轴线夹角 (o)对承载力的影响系数 ,V1.000剪力与垂直于构件自由边方向轴线夹角 (o)o边距与厚度比C1/h 对受剪承载力影响系数 h,V= (1.5 C1/h)1/311.267荷载偏心对受剪承载力的降低系数 ec,V= 1 / (1 + 2 eC/3C1)1.000剪力全力点至受剪螺栓重心的偏心距离 eVmm未裂混凝土对受剪承载力的提高系数 ucr,V1.4边缘混凝土的类别3)1). 边缘为

22、无筋的开裂混凝土2). 边缘配有 12mm 直筋的开裂混凝土3). 未裂混凝土，或边缘配有 12mm 直筋的开裂混凝土 及 a 100 mm 箍筋的开裂混凝土构件边缘受剪混凝土楔形受剪破坏时,受剪承载力标准值 VRK,C VRK,C = V0RK,c x AC,V /A0C,V x s,V x h,V x ,V x ec,V x ucr,V115.10构件边缘受剪混凝土楔形受剪破坏时,受剪承载力设计值 VRd,C =VRk,C / rRd,c46.04KN抗震设计时，边缘受剪混凝土楔形受剪破坏时,受剪承载力设计值 VRd,C = V,c x VRd,C 32.50KN判断VSD是否小于 VRd

23、,V，即设计受剪荷载是否小于混凝土楔形受剪破坏受剪承载力设计值YES满满足足要要求求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力之比值0.8409已已经经满满足足要要求求，不不需需要要再再考考虑虑平平行行于于剪剪力力方方向向的的箍箍筋筋其其纵纵向向抗抗拉拉力力对对结结构构的的有有利利影影响响4.2.2 考虑平行于剪力方向的箍筋其纵向抗拉力对结构的有利影响 (当以上4.2.1满足要求时，可以不7 of 10 Print : 11/1/2021By Yehong需要本部分计算内容)是否需要考虑平行于剪力方向的箍筋抗拉力对结构的有利影响NO柱状基础中，封闭箍筋直径10mm柱状基础中，封闭箍筋间距150m

24、m柱状基础中，箍筋钢材等级HRB335柱状基础中，箍筋抗拉强度设计值300N/mm2箍筋类型普通封闭箍筋柱状基础混凝土保护层厚度 C30mm柱状基础中，单个箍筋的截面面积纵向抗拉力标准值 AS178.54mm3柱状基础，构件边缘受剪混凝土楔形破坏面有效抗剪单个箍筋数量 n 4柱状基础中，箍筋纵向抗拉力标准值 NRKD,S1= * fyi * S1i141.37KN柱状基础中，箍筋纵向抗拉力设计值 NRD,S1= NRK,S1/ rRd,c56.55KN抗震设计时，柱状基础中，箍筋纵向抗拉力设计值 NRD,S1= V,s1 x NRD,S156.55KN考虑垂直于剪力方向的箍筋作用，其纵向抗拉力

25、对混凝土抗剪的有利影响，构件边缘受剪混凝土楔形受剪破坏时,已经考虑抗震承载力降低，受剪承载力设计值 VRd,C = VRd,C + VRd,S189.05KN判断在考虑平行于剪力方向的箍筋作用，其纵向抗拉力对混凝土抗剪的有利影响的条件下，VSD是否小于 VRd,V，即设计受剪荷载是否小于经调整后的混凝土楔形受剪破坏受剪承载力设计值YES满满足足要要求求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力之比值0.30694.34.3 混混凝凝土土剪剪撬撬破破坏坏本条计算主要依据为JGJ 145 - 2004 混凝土结构后锚固技术规程第6.2.12条混凝土剪撬破坏时，锚固深度对混凝土剪撬破坏承载力的影响系数

26、k 2混凝土剪撬破坏时，剪撬破坏受拉承载力标准值 VRk,cp =k x VRk,c382.85 KN混凝土剪撬破坏时，剪撬破坏受拉承载力设计值 VRd,cp =VRk,cp / Rk,c153.14 KN抗震设计时，混凝土剪撬破坏受拉承载力设计值 VRd,cp = V,c x VRd,cp 108.10 KN判断VSD是否小于 NRd,s，即设计受剪荷载是否小于螺栓破坏时受剪承载力设计值YES满满足足要要求求设计荷载效应与螺栓破坏时受剪承载力设计值之比值 0.2528五五、膨膨胀胀螺螺栓栓及及混混凝凝土土结结构构受受拉拉及及受受剪剪复复合合承承载载力力验验算算结构在拉剪复合花卉作用效应作用下

27、的计算，根据上面的计算数据，下面是螺栓及混凝土结构受剪与受拉的设计荷载和承载能力设计值。单个螺栓设计荷载 - 拉力设计值 NSD,027.329 KN单个螺栓设计荷载 - 剪力设计值 VSD,027.329 KN考虑平行于剪力方向的箍筋抗拉能力对结构有利影响，按照等强度理论由混凝土分担的设计值VSD,0 = VSD,0 * ( VRd,C / VRd,C + VRd,S1)9.974KN抗震设计时，锚栓钢材破坏受拉承载力设计值 NRd,s = N,s x NRk,s74.009 KN抗震设计时，螺栓破坏时受剪承载力设计值 VRd,s = V,s x VRd,s29.604 KN混凝土锥体破坏时

28、受拉承载力设计值 NRd,c =NRk,c / rRcN52.548 KN抗震设计时，边缘受剪混凝土楔形受剪破坏时,受剪承载力设计值 VRd,C = V,c x VRd,C 32.499 KN考虑平行于剪力方向的箍筋，楔形受剪破坏时,受剪承载力设计值 VRd,C = VRd,C + VRd,S189.048 KN对螺栓栓体结构，拉剪复合受力下承载力按以下公式验算，其复合承载力系数0.98918 of 10 Print : 11/1/2021By Yehong对螺栓栓体，在拉剪复合受力情况下承载力是否安全YES对混凝土结构，拉剪复合受力下承载力按以下公式验算，其复合承载力系数0.3651对混凝土

29、结构，在拉剪复合受力情况下承载力是否安全YES五五、膨膨胀胀螺螺栓栓及及混混凝凝土土结结构构验验算算的的最最终终结结果果在不同的荷载组合及受力情况下，各设计荷载与承载力比值如下表所示设计荷载与承载力比值组合1组合2组合3组合4组合5组合6组合7组合8螺栓受拉破坏0.0055 0.1081 0.1750 0.2540 0.3693 0.25400.25520.1034混凝土锥体受拉破坏0.0064 0.1254 0.2030 0.3578 0.5201 0.35780.35940.1456混凝土锥体劈裂破坏0.0118 0.2306 0.3735 0.6581 0.9567 0.65810.66110.2678膨胀螺栓钢材受剪破坏0.