预埋件和化学锚栓计算

1、后置埋件及化学螺栓计算、设计说明与本局部预埋件对应的主体结构采用混凝土强度等级为C30.在工程中尽量采用预埋件,但当实际工程中需要采用后置埋件,需对后置埋件进行补埋计算.本局部后置埋件由4-M12x110mm膨胀、扩孔锚栓,250>200M0mm镀锌钢板组成,形式如下：埋件示意图当前计算锚栓类型：后扩底机械锚栓；锚栓材料类型：A2-70;螺栓行数：2排；螺栓列数：2歹U;最外排螺栓间距：H=100mm；最外列螺栓间距：B=130mm;螺栓公称直径：12mm；锚栓底板孔径：13mm;锚栓处混凝土开孔直径：14mm;锚栓有效锚固深度：110mm;锚栓底部混凝土级别：C30;二、荷载计算Vx：

2、水平方轴剪力；Vy：垂直方轴剪力；N：轴向拉力；Dx：水平方轴剪力作用点到埋件距离,取100mm；Dy：垂直方轴剪力作用点到埋件距离,取200mm；Mx：绕x轴弯矩；My：绕y轴弯矩；T：扭矩设计值T=500000Nmm；Vx=2000NVy=4000NN=6000NMxi=300000NmmMx2=VyDx=4000M00=400000NmmMx=Mxi+Mx2=700000NmmMy=250000NmmMy2=VxDy=2000>200=400000NmmMy=Myi+My2=650000Nmm三、锚栓受拉承载力计算一、单个锚栓最大拉力计算1、在轴心拉力作用下,群锚各锚栓所承受的拉力

3、设计值：Nsd=<N/n;依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第5.2.1条式中,Nsd：锚栓所承受的拉力设计值；N:总拉力设计值；n:群锚锚栓个数；K：锚栓受力不均匀系数,取1.1.%=KN/n=1.16000=/4N650依据2、在拉力和绕y轴弯矩共同作用下,锚栓群有两种可能的受力形式,具体如下所示;?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第5.2.2条假定锚栓群绕自身的中央进行转动,经过分析得到锚栓群形心坐标为125,100,各锚栓到锚栓形心点的x向距离平方之和为：Ex2=4><652=16900mm2；x坐标最高的锚栓为4号锚栓,该点的x坐

4、标为190,该点到形心点的x轴距离为：xi=190-125=65mm;x坐标最低的锚栓为1号锚栓,该点的x坐标为60,该点到形心点的x轴距离为：x2=60-125=-65mm;锚栓群的最大和最小受力分别为:NminNMyx2n600065000065416900=-1000NmaxNMyX%600065000065一416900=4000N由于Nmin<0,说明连接下部受压,在弯矩作用下构件绕最左排锚栓转动,此时,分析计算得到各锚栓到左排锚栓的x轴距离平方之和为：与d2=33800mm2；最右锚栓点到最左锚栓点的x轴距离为：xd=190-60=130mm；Ly：轴力N作用点至受压一侧最外

5、梆锚栓的垂直距离,取65mm；那么,锚栓所受最大拉力实际为:x,130Nmin=(MyNLy)?=(650000600065)4000N'x；33800综上,锚栓群在拉力和垂直弯矩共同作用下,锚栓的最大拉力设计值为4000No3、在拉力和绕x轴弯矩共同作用下,锚栓群有两种可能的受力形式,具体如下所示；依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第5.2.2条假定锚栓群绕自身的中央进行转动,各锚栓到锚栓形心点的y向距离平方之和为：12=4X502=10000mm2；y坐标最高的锚栓为4号锚栓,该点的y坐标为150,该点到形心点的y轴距离为：yi=150-100=50mm;y坐标

6、最低的锚栓为1号锚栓,该点的y坐标为50,该点到形心点的y轴距离为：y2=50-100=-50mm;锚栓群的最大和最小受力分别为:NhminMxy2600047000005010000=-2000NminMxW“y2600070000050410000=5000N由于Nhmin<0,说明连接下部受压,在弯矩作用下构件绕最下排锚栓转动,此时,分析计算得到各锚栓到下排锚栓的y轴距离平方之和为：Rd2=20000；最上锚栓点到最下锚栓点的y轴距离为：yd=150-50=100mm;Lx：轴力N作用点至受压一侧最外梆锚栓的垂直距离,取50mm；因此,锚栓所受最大拉力实际为：Nhmin=(MxNL

7、x)占=(700000600050)-100-=5000N£y220000综上,锚栓群在拉力和水平弯矩共同作用下,锚栓的最大拉力设计值为5000No(二卜锚栓受拉区总拉力计算计算依据：Nsgd=£N,N,=N；y/y；;(依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第5.2.3条)式中,NSgd：锚栓受拉区总拉力设计值；Nsi:锚栓中受拉锚栓i的拉力设计值；Nl:锚栓中最大锚栓的拉力设计值；y；:锚栓1至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；y：:锚栓i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离.Ngd=£Nsi,Nsi=Ndy；/y1四、混凝土锥体受拉承载力计算An计算依

8、据：NRd,c=Nrw/rc,n,NRk,c=NRk°八N匕e,Nec,N；依据?混凝土结构Ac,N后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.3条对于开裂混凝土：N0d,c=7.0河7小；对于不开裂?!凝土：N°dc=9.%汗1%；：式中,NRk,c:混凝土锥体破坏受拉承载力标准值；NRk,c:单根锚栓受拉时,混凝土理想锥体破坏受拉承载力标准值；7rc,n:混凝土锥体破坏受拉承载力分项系数,根据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第4.3.10条,取3.0;fcu,k：混凝土立方体抗压强度标准值.当fcu,k不小于45N/mm2且不大于60N/mm2时,

9、应乘以降低系数0.95;hef:锚栓有效锚固深度.对于膨胀型螺栓及扩底型锚栓,为膨胀锥体与孔壁最大挤压点的深度；a0n:根锚栓受拉且无间距、边距影响时,混凝土理想锥体破坏投影面面积；A,N:单根锚栓或群锚受拉时,混凝土实际锥体破坏投影面面积；中S,N：边距C对受拉承载力的影响系数；Wre,N:表层混凝土因密集配筋的剥离作用对受拉承载力的影响系数；Vec,N：荷载偏心eN对受拉承载力的影响系数.另外,根据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.9条规定：群栓有三个及以上边缘且锚栓的最大边距Cmax不大于Ccr,N见以下图,计算混凝土锥体受拉破坏的受拉承载力设计值NRd,c时,

10、应取h：代替hef、&r,N代替Scr,N、dr,n代替,n用于计算NRk,c、A,n、A,N、s,N及5ec,N.1、/cmaxsmaxhef=max(hef,ccr,N0,N/scr,N/ccr,Nhef)hefscr,Nhef=0.5s3r,N三个边维向四个边理A0n计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.4条)计算公式：A0n=S2,N式中,S：N：混凝土锥体破坏且无间距效应和边缘效应情况下,每根锚栓到达受拉承载力标准值的临界间距,应取为3hef.A2、Ac,N计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.5条1、单

11、根锚栓,靠近构件边缘布置,且ci不大于&心时下左图：计算公式：Ac,N=(G,0.5Scr,N)S:r,N(2)、双栓,垂直于构件边缘布置,且C1不大于,N,S1不大于0,N时(上右图)：计算公式：Ac,n=(G-Si-0.5Scr,N)Scr,N(3)、双栓,平行于构件边缘布置,且C2不大于Ccr,N,Si不大于Scr,N时(下左图)：计算公式：Ac,n=(C0.5Scr,N)(SiScr,N)(4)、四栓,位于构件角部,且C1不大于la,C2不大于Ccr,N,Si不大于Sn,S不大于5小川时(下右图)计算公式：Ac,n=(GS0.5Scr,n)(C2s2,0.5%,N)式中,Ci：

12、方向1的边距；C2：方向2的边距；S1：方向1的间距；S2：方向2的间距；%,n:混凝土椎体破坏且无间距效应及边缘效应情况下,每根锚栓到达受拉承载力标准值的临界边距,应取为1.5&.3、5sn计算过程：(依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.6条)计算公式：Vs,N=0.7+0.3匕ccr,N式中,C：边距,有多个边距时应取最小值.4、中re,N计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.7条计算公式：甲川=0.5+肃另外,当中re,N的计算值大于1.0时,应取1.0；当锚固区钢筋间距s不小于150mm时,或钢筋直径d不大于10m

13、m且s不小于100mm时,中re,N应取1.0.5、中ec,N计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.8条1ec,N一/c一,一12eN/scr,N式中,eN：受拉锚栓合力点相对于群锚受拉锚栓重心的偏心距.另外,当ec,N的计算值大于1.0时,应取1.0;当为双向偏心时,应分别按两个方向计算,中ec,N应取中ec,N1ec,N2°*c,N12eN/scr,N12eN/scr,N综上所述,有NRkc=N；kc,c,cAc,NA0N=s,N'.：re,N.：ec,N,NrhNr/q五、混凝土劈裂破坏承载力计算计算依据：NRd,sp=NRk,sp/

14、,Rsp,NRk,sp="h,spNRk,c,中h,sp=h/hmin；依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.12条式中,NRd,sp：混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值；NRk,sp:混凝土劈裂破坏受拉承载力标准值；Nrkc:混凝土锥体破坏受拉承载力标准值,按?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.3条计算.在A°n、Ac,n及相关系数计算中,Sc,n和5,n应分别由scr,sp和ccr,sp代替,scr,sp应取为2ccr,sp.YRsp:混凝土劈裂破坏受拉承载力分项系数,依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第

15、4.3.10条,取3.0.1.5Wh,sp：构件厚度h对劈裂破坏受拉承载力的影响系数.当中h,sp的计算值大于时,应取1.5.综上所述,NRd,sp=NRk,sp/；'Rsp,NRk,sp=Wh,spNRk,c,中h,sp=h/hmin六、锚栓受拉、混凝土锥体受拉、劈裂承载力校核校核依据：NhdENRd,s、NsgdWNRd,c、N*ENRd,sp；依据?混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-2021第6.1.1条其中N1:锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值；N*：锚栓群受拉区总拉力设计值；NRd,s：锚栓钢材破坏受拉力设计值；NRd,c：混凝土锥体破坏受拉力设计值；NRd,sp：混凝

16、土劈裂破坏受拉力设计值；1、锚栓钢材破坏受拉承载力校核：,一NRks,一一计算依据：NRd,s=h,NRk,s=Afstk;依据?混凝土结构后锚固技术规程?RsiNJGJ145-2021第6.1.2条式中As：锚栓截面面积,取84.25mm2；2fstk:锚栓抗拉强度标准值,取700N/mm；2fyk：锚栓抗男强度标准值,取450N/mm；NRk,s：锚栓钢材破坏受拉承载力标准值；Yrs,n:锚栓钢材破坏受拉承载力分项系数,根据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第4.3.10条,取1.3;NRks=Afstk=84.25700=58975.00NRk,ssstkNRd,sNRk

17、,sRs,N58975.001.3=45365.38N有,Nl=5000NMNRd,s=45365.38N,所以锚栓钢材满足强度要求.考虑拉拔平安系数2,那么锚栓拉拔试验强度值最少要求到达10.0kN.2、混凝土破坏受拉承载力校核：校核依据：Ns：ENRdc；s,c3、混凝土劈裂受拉承载力校核：校核依据：NgdWNRd,sp；七、锚栓受剪承载力计算一、单个锚栓最大剪力计算5.3.1、1、钢筋破坏或混凝土剪撬破坏时；依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第5.3.3条)ny：参与竖向受剪的锚栓数目为4个；nx：参与水平受剪的锚栓数目为4个；单个承受的剪力为：Vsy=%=400O=

18、1000Nny4VO0NV=；J(VsX)2(Vsy)2,500220002=2062N5.3.42、混凝土边缘破坏时；依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第5.3.1条进行计算单个承受的剪力为：Vsy=4=4000=2000N剪力垂直于基材边缘方向,否那么不除以ny4/22Vsx=V=2000=1000N剪力垂直于基材边缘方向,否那么不除nx/24/2以2)V二,；(VsX)2(Vsy)2=-：1000220002=2236N3、群锚在扭矩T作用下；依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第5.3.5条单个承受的剪力为：V；=Tyi/x2ryi2)VsTX=T

19、xi/'x2'yi2)VuTyi/xi2、yi2)=50000050/(1000016900)=929.37NVs：=Txi/x2"y2)=50000065/(1000016900)=1208.18NV=(Vs)2(Vs)2,929.3721208.182=1524.28N4、群锚在剪力V和扭矩T共同作用下；依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第5.3.6条VfJVs：Vsx2VVsy2929.37100021208.1820002=3743.65N综上所述,锚栓群中单个锚栓最大剪力设计值为3743.65N.(二卜锚栓最大总剪力计算Vsg=(Vx厂(

20、Vy)2=0222362=2236N八、混凝土边缘破坏受剪承载力计算计算依据：VRd,c=.,VRk,c=VA0V匕M/avLMecv；(依据?混凝土结构后Rc,V2,V锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.15条)式中,VRk,c：混凝土边缘破坏受剪承载力标准值；Yrc,v：混凝土边缘破坏受剪承载力分项系数,根据?混凝土结构后锚固技术规程JGJ145-2021第4.3.10条,取2.5;VRk,c：单根锚栓垂直构件边缘受剪时,混凝土理想边缘破坏受剪承载力标准值；用v:混凝土理想边缘破坏在侧向的投影面面积；Z:混凝土实际边缘破坏在侧向的投影面面积；中s,V：边距比Cz/G对受剪承载力的

21、影响系数；h,v：边距与厚度比G/Ch对受剪承载力的影响系数；%:剪力角度对受剪承载力的影响系数；中ec,V：荷载偏心eV对群栓受剪承载力的影响系数；中re,V：锚固区配筋对受剪承载力的影响系数；另外,依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.25条规定：满足以下条件,计算锚栓边缘受剪承载力时,应分别用c/代替相应公式中的G计算VR"、a°v、Ac,v、,和,值.条件：A、后锚固基材厚度h小于1.5c1；B、平行于剪力作用方向的锚栓边距C2.1不大于1.5g,C2.2不大于1.5g.c/=max(c2.1/1.5,c2.2/1.5,h/1.5,s,.m

22、ax/3)1、VR计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.16条对于开裂混凝：丫：1.35必打匕；/5;对于不开裂混凝土：V：c=1.90%/0；5其中,a=0.1lf/j01P=0.1dn°m/G0.2式中,a,p：系数；60dnom:锚栓外径；fcu,k：混凝土立方体抗压强度标准值,当fcu,k不小于45N/mm2且不大于N/mm2时,应乘以降低系数0.95.hef:锚栓有效锚固深度；G:锚栓与混凝土基材边缘的距离；lf：剪切荷载下锚栓的有效长度,lf取为hef,且lf不大于8d；综上所述,V：c=1.35/?/65=10.0,V：c=1讹h仁+

23、=12.02、A0V计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.17条计算公式：A0,V=4.5c12=4.5父602=2000式中ci见以下图3、Ac,V计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.18条A:单根锚栓,位于构件角部,且h大于1.5g、c2不大于1.5g时下左图计算公式：Ac,V=1.5011.501十今B:双栓,位于构件边缘,且h不大于1.5g、S不大于3G时下右图计算公式：A,v=3g与hB：四栓,位于构件角部,且h不大于1.5g、S2不大于3g、C2不大于1.5Gl时以下图计算公式:Ac,v=(1.5cls2c2

24、)h4、中s,v计算过程:依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.19条计算公式：'SV=0.7+0.3上,当计算值大于1.0时,应取1.0.1.5C15、中h,v计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.20条计算公式：Hv=1至1/2,当计算值小于1.0时,应取1.0.h5、中出计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.21条)计算公式:12/Sin：v、2(cos-v)()2.5式中,：剪力与垂直于构件自由边方向轴线之夹角,%不大于90°.当大于90.时,只计算平行于边缘的剪力分量,

25、背离混凝土基材边缘的剪力分量可不计算.因此,1_12/Sin:V2一/2/Sin:、(cos：v)()'(CoS：V)()2.52.56、中ec,V计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.22条、,一,、1计算公式：¥ecV=,其值大于1.0时,应取1.0.12小/3G7、中re,V计算过程：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.23条A:不开裂混凝土或边缘为无筋或少筋的开裂混凝土,中©v应取为1.0；B:边缘配有直径d不小于12mm纵筋的开裂混凝土,中re,v应取为1.2;C:边缘配有直径d不小于12mm

26、纵筋及间距不大于100mm箍筋的开裂混凝土,中城应取为1.4.另外,根据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.24条,位于角部的群锚,应分别计算两个边缘的受剪承载力设计值,并应取两者中的较小值作为群锚的边缘受剪承载力设计值.综上所述有:_/0工':.VRk,cVRk,c0s,Vh,VqVre,Vec,V,VRd,cAc,VVRk,cRc,V九、混凝土剪撬破坏承载力计算计算依据：VRd,cp=£,VRk,cp=kNRk,c；依据?混凝土结构后锚固技术规程?RcpJGJ145-2021第6.1.26条式中,VRd,cp：混凝土剪撬破坏受剪承载力标准值；?Rc

27、p：混凝土剪撬破坏受剪承载力分项系数,根据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第4.3.10条,取2.5;k:锚固深度幅又VRd,cp的影响系数.当hef小于60mm时,k取1.0;当hef不小于60mm时,k取2.0.因此,VfRk,cp=kNRk,c=1000N,VRd,cp10002.5二400N十、锚栓受剪、混凝土边缘破坏受剪、剪撬破坏承载力校核校核依据：VsdWVRd,s、VsdWVRd,c、VsgWVRd,cp；依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.13条其中Vs；：锚栓群中剪力最大的锚栓的拉力设计值,取5000N;Vsd:锚栓群总剪力设计值

28、；VRd,s：锚栓钢材破坏受剪力设计值；VRd,c：混凝土边缘破坏受剪力设计值；VRd,cp:混凝土剪撬破坏受剪力设计值；1、锚栓钢材破坏受剪承载力校核：计算依据：VRd,s=约；依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.14条Rs,V其中,VR"：锚栓钢材破坏受剪承载力设计值,根据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.14条,对于群锚,锚栓钢材断后伸长率不大于8%时,其值应乘以0.8的降低系数；¥rs,v：锚栓钢材破坏受剪承载力分项系数,根据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第4.3.10条,取1.3;2As:锚

29、栓应力截面面积为84.25mm；不考虑杠杆臂白作用有：VRk,s=0.5Asfyk=0.5M84.25M450=18956.25N依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.14.1条2fyk：锚栓抗男强度标准值,取值为450N/mm；Vs；:锚栓群中剪力最大的锚栓的剪力设计值,取2236N;VRd,s0.818956.2513=11665.38N有,Vs；=2236N<VRd,s=11665.38N,所以锚栓钢材满足抗剪强度要求.2、混凝土边缘破坏受剪承载力校核校核依据：Vsd£VRdcsdRd,C3、混凝土剪撬破坏承载力校核校核依据：Vsd<VRd

30、,cp卜一、锚栓在拉剪复合承载力下强度校核拉剪复合受力下锚栓钢材破坏时的承载力,根据下面公式计算：依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.28条NSd：锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值,取5000N;NRd,s:锚栓钢材破坏受拉力设计值,取45365.38N;Vs：锚栓群中剪力最大的锚栓的剪力设计值,取2236N;VRd,s：锚栓钢材破坏受剪承载力设计值,取11665.38N;*十%=<NRds<Vr；s山2十&?5000223645365.3811665.38=0.05<1因此,锚栓在拉剪扭复合受力下承载力满足要求.十二、混凝土在拉剪复合承载力下强度校核NhV拉剪复合受力下混凝土破坏时的承载力,根据下面公式计算：十I4I<1;lNRd,c1VRd,cJ依据?混凝土结构后锚固技术规程?JGJ145-2021第6.1.29条NSd：锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值,取17175.5N;Nr；,c：混凝土破坏受拉力设计值,取45365.38N;VSd:锚栓群中剪力最大的锚栓的剪力设计值,取2725N;丫口眦：混凝土破坏受剪承载力设计值,取11665.38N;VRd,cJJ51.517175.545365.381.5272511665.38=0.