植筋锚固原理及设计

植筋锚固的原理及设计YuanFang,fischerChinaCo.Ltd1植筋锚固原理及设计5/8/2024（1）植筋的基本规范

（2）植筋理论概述（3）钢筋锚固和搭接3.1基于GB500103.2基于GB503673.3两个规范的对比（4）锚固用胶粘剂

4.1基于GB503674.2基于GB50728（5）应用实例主要内容植筋锚固的原理及设计2植筋锚固原理及设计5/8/2024

1.1国内外后锚固相关技术规范

欧洲规范ETAG001混凝土用金属

ETAG001附录C锚栓的设计（CC方法）EOTATR018扭矩控制式粘结锚栓（柱锥式锚栓）

EOTATR023植筋连接的评估EOTATR029化学锚栓的设计（全牙螺杆+锚固胶）EOTATR020锚栓的防火性能评估EOTA-EuropeanOrganizationforTechnicalApprovalsETAG-GuidelineforEuropeanTechnicalApproval

一、植筋的基本规范3植筋锚固原理及设计5/8/2024中国规范JG160-2019混凝土用膨胀型、扩孔型锚栓JGJ145-2019混凝土后锚固技术规程

GB50367-2019混凝土结构加固设计规范GB50550-2019建筑结构加固工程施工质量验收规范

GB50728-2019工程结构加固材料安全性鉴定技术规范美国规范

ICC-ESAC193混凝土用机械锚栓的检验标准ICC-ESAC308混凝土用化学锚栓的检验标准ACI355.2混凝土用后置机械锚栓的判定标准

ACI318App.D锚栓的设计

一、植筋的基本规范ACI-AmericanCertificationInstituteStrengthDesign(SD)Method(UNDERACI318APPENDIXD,ICC-ESAC193,ANDICC-ESAC308)4植筋锚固原理及设计5/8/2024

混凝土结构设计规范

GB50010-2019

混凝土结构设计的国家规范，涵盖了对预埋钢筋的所有要求。GB50010也是后置钢筋设计的基础。

9.3节

钢筋的锚固9.4节

钢筋的连接

第10章

结构构件的基本规定

对混凝土板、梁墙、牛腿、节点…的详细要求

第11章混凝土结构构件的抗震设计

关于钢筋锚固和搭接的抗震设计

框架和剪力墙抗震设计的详细要求

一、植筋的基本规范5植筋锚固原理及设计5/8/2024

混凝土结构加固设计规范

GB50367-2019

既有混凝土结构加固和改造的专门设计规范，基本涵盖了国内现有的新技术

，例如粘贴纤维复合材料，粘贴钢

板，植筋…

第4章

材料

对植筋锚固胶的性能要求

第12章

植筋技术

植筋锚固的设计方法

附录G富填料胶体劈裂抗拉强度测定方法

附录J富填料粘结材料拉伸抗剪强度测定方法

附录K约束拉拔条件下胶粘剂粘结钢筋与基材混凝土的粘结强

度测定方法

附录L结构用胶粘剂湿热老化性能测定方法

一、植筋的基本规范6植筋锚固原理及设计5/8/2024（1）植筋的基本规范

（2）植筋理论概述（3）钢筋锚固和搭接3.1基于GB500103.2基于GB503673.3两个规范的对比（4）锚固用胶粘剂

4.1基于GB503674.2基于GB50728（5）应用实例主要内容植筋锚固的原理及设计7植筋锚固原理及设计5/8/2024

2.1钢筋锚固的影响参数混凝土强度混凝土保护层厚度

钢筋形状锚固长度锚固区域的配箍机械锚固措施(弯钩，锚板，

锚筋…)垂直于劈裂面的横向压力

二、植筋理论概述8植筋锚固原理及设计5/8/2024

二、植筋理论概述9植筋锚固原理及设计5/8/2024预埋钢筋后植钢筋钢筋钢筋锚固胶混凝土混凝土

二、植筋理论概述

2.2

荷载传递机理10植筋锚固原理及设计5/8/2024锚栓理论植筋理论

二、植筋理论概述

2.2荷载传递机理11植筋锚固原理及设计5/8/2024锚栓理论荷载通过混凝土抗拉强度来传递受边距和间距影响最大锚固深度8-20ds设计ETAG001附录CACI318App.D破坏模式拔出破坏混凝土锥体破坏钢材破坏劈裂破坏

二、植筋理论概述

2.2荷载传递机理12植筋锚固原理及设计5/8/2024Steelfailure钢材破坏Splittingfailure劈裂破坏Concreteconefailure混凝土破坏

二、植筋理论概述

锚栓破坏模式拔出和椎体复合破坏13植筋锚固原理及设计5/8/2024植筋理论荷载通过已有钢筋传递考虑已有钢筋最小混凝土保护层厚度考虑锚固和搭接长度最小植入深度:10-15ds最大植入深度:达70ds设计GB50010GB50367Eurocode2DIN1045-1ACI318破坏模式钢材破坏混凝土劈裂破坏

二、植筋理论概述

2.2荷载传递机理14植筋锚固原理及设计5/8/2024

破坏模式A破坏模式C

破坏模式B

二、植筋理论概述混凝土劈裂破坏15植筋锚固原理及设计5/8/2024

二、植筋理论概述植筋理论通过限制粘结强度设计值fbd防止劈裂破坏的发生幻灯片17Fbd----最大粘结强度设计值（已经考虑了最小边间距、最小配箍条件下的不利影响）Fbm----基于大量预埋钢筋的试验（以预埋钢筋的粘结能力对植筋提出粘结强度要求）可以看出粘结强度设计值的取值是相当保守的16植筋锚固原理及设计5/8/2024所有预埋直钢筋都可用后植钢筋替代必要的横向配筋荷载[kN]变形[mm]预埋后植0510152025300102030405060

二、植筋理论概述

2.3后植钢筋与预埋钢筋试验对比17植筋锚固原理及设计5/8/2024（1）植筋的基本规范

（2）植筋理论概述（3）钢筋锚固和搭接3.1基于GB500103.2基于GB503673.3两个规范的对比（4）锚固用胶粘剂

4.1基于GB503674.2基于GB50728（5）应用实例主要内容植筋锚固的原理及设计18植筋锚固原理及设计5/8/2024

3.1.1基本锚固长度l-钢筋的外形系数,带肋钢筋取0.14；-钢筋的抗拉强度设计值；-混凝土轴心抗拉强度设计值;-钢筋的公称直径.

注：当混凝土高于C40时，仍按C40取值----保证在高强混凝土中不至锚固长度过短。当充分利用钢筋的抗拉强度时,受拉钢筋的锚固长度

3.1基于GB50010----钢筋的锚固和搭接

三、钢筋锚固和搭接19植筋锚固原理及设计5/8/2024

实际锚固长度需要在l的基础上乘以对应于不同锚固条件（相

对肋高、涂层、施工扰动、保护层及箍筋等）的修正系数；

且

L≥250mm

l基于锚固钢材的最大承载力，锚固长度的进一步增加不会导致

承载力的增加

三、钢筋锚固和搭接20植筋锚固原理及设计5/8/2024

实际锚固长度la

应根据实际情况对l进行修正后确定：

对于钢筋直径d>25mm,修正系数=1.1;

环氧涂层钢筋,修正系数=1.25;

锚固区的钢筋保护层>3d且配有箍筋，修正系数=0.8;

钢筋末端采用机械锚固措施，修正系数=0.7.

最小锚固长度

la

不应小于最小锚固长度lmin=max{0.7l,250mm}.

三、钢筋锚固和搭接21植筋锚固原理及设计5/8/2024

算例混凝土强度C25,带肋钢筋HRB335,钢筋直径d>25;ft=1.27N/mm2,fy=300N/mm2;

三、钢筋锚固和搭接22植筋锚固原理及设计5/8/2024

-纵向受拉钢筋搭接长度修正系数纵向钢筋搭接接头面积百分率(%)≤25501001.21.41.6

搭接百分率对于梁、板、墙应<25%，

对于柱应<50%

ll

不应小于300mm

三、钢筋锚固和搭接23植筋锚固原理及设计5/8/2024根据GB50010，框架结构、剪力墙结构的抗震等级由结构高度、结构类型和抗震设防烈度确定

三、钢筋锚固和搭接24植筋锚固原理及设计5/8/2024抗震等级为一级和二级

3.1.2

抗震设计的搭接长度抗震等级为三级抗震等级为四级

三、钢筋锚固和搭接25植筋锚固原理及设计5/8/2024

算例混凝土强度C25,带肋钢筋HRB335,钢筋直径d>25;ft=1.27N/mm2,fy=300N/mm2;

抗震等级为三级

三、钢筋锚固和搭接26植筋锚固原理及设计5/8/2024

3.1.3环境类别

三、钢筋锚固和搭接27植筋锚固原理及设计5/8/2024

3.1.4最小混凝土保护层123

最小混凝土保护层不应小于1d.基础中纵向受力钢筋的最小混凝土保护层不应小于40mm，

无垫层时不应小于70mm

三、钢筋锚固和搭接28植筋锚固原理及设计5/8/2024

3.1.5钢筋间距梁上部纵向钢筋水平方向的净间距不应小于1.5d(和30mm);梁下部纵向钢筋水平方向的净间距不应小于1d(和25mm);各层钢筋之间的净间距不应小于d(or25mm).

三、钢筋锚固和搭接29植筋锚固原理及设计5/8/2024

为了保证一般设计和抗震设计时的承载力、刚度和延性，GB50010对梁、柱、框架、剪力墙、牛腿…等节点中钢筋的锚固和搭接做出了详细要求。这些要求都是基于la

和laE.

标准节点中的锚固类型

直线锚固

带弯折段的锚固

满足标准节点(直线锚固)的要求是

植筋设计的一种可选方案

三、钢筋锚固和搭接

3.1.6标准节点30植筋锚固原理及设计5/8/2024

例1,悬臂梁

上部钢筋的直线锚固长度应≥la

并且≥0.5hc+5d;

其中:hc–柱截面的高度

下部钢筋的直线锚固长度应为12d.

三、钢筋锚固和搭接31植筋锚固原理及设计5/8/2024

例2,框架梁在中间层端节点的锚固,抗震设计

直线锚固段应≥laE

并且≥0.5hc+5d;其中:hc–柱截面高度

三、钢筋锚固和搭接32植筋锚固原理及设计5/8/2024

例3,框架柱在中间层节点,上柱的钢筋多于下柱.

直线锚固段对于抗震设计应为1.2*laE

对于非抗震设计应为

1.2*la

三、钢筋锚固和搭接33植筋锚固原理及设计5/8/2024

例4,框架柱在中间层节点,上柱的截面与下柱不同.直线锚固段对于抗震设计应为1.5*laE

对于非抗震设计应为

1.5*la

三、钢筋锚固和搭接34植筋锚固原理及设计5/8/2024

三、钢筋锚固和搭接

3.2基于GB50367----钢筋的锚固和搭接适用于钢筋混凝土构件不适用于素混凝土及低配筋率（纵向受力钢筋未满足最小

配筋率）的构件植筋仅承受轴向力；仅允许按充分利用钢材强度的计算模

式来35植筋锚固原理及设计5/8/2024

例5,框架梁在顶层端节点,非抗震设计

底部钢筋的直线锚固段应≥la

三、钢筋锚固和搭接36植筋锚固原理及设计5/8/2024

3.2.1基本锚固长度其中:-考虑混凝土劈裂的影响系数；-钢筋的屈服强度设计值；-植筋用胶粘剂的粘结强度设计值;-钢筋公称直径.

l基于锚固钢材的最大承载力，过分加大锚固长度不会导致承载力的增加

三、钢筋锚固和搭接

3.2基于GB50367----钢筋的锚固和搭接37植筋锚固原理及设计5/8/2024

-考虑混凝土劈裂影响的计算系数

-粘结强度设计值混凝土保护层厚度c(mm)253035≥40箍筋设置情况直径φ(mm)68或1068或10≥6≥6间距s(mm)在植筋锚固深度范围内，s不应大于100mm植筋直径d(mm)≤201.01.01.01.0251.11.051.051.01.01.0321.251.151.151.11.11.05胶粘剂等级构造条件混

凝

土

强

度

等

级C20C25C30C40≥C60A或B级胶间距s1≥5d、边距s2≥2.5d2.32.73.43.64.0A级胶间距s1≥6d；边距s2≥3.0d2.32.73.64.04.5间距s1≥7d；边距s2≥3.5d2.32.74.04.55.0

三、钢筋锚固和搭接38植筋锚固原理及设计5/8/2024

三、钢筋锚固和搭接Fbd----最大粘结强度设计值（已经考虑了最小边间距、最小配箍条件下的不利影响）Fbm----基于大量预埋钢筋的试验（以预埋钢筋的粘结能力对植筋提出粘结强度要求）可以看出粘结强度设计值的取值是相当保守的39植筋锚固原理及设计5/8/2024

3.2.2植筋锚固深度设计值ψbr考虑构件受力状态对承载力影响的系数当为悬挑结构构件时取1.5当为非悬挑的重要构件接长时取1.15当为其他构件时取1.0ψw混凝土孔壁潮湿影响系数对耐潮湿型胶粘剂，按产品说明书的规定值采用，不低于1.1ψT使用环境的温度（T）影响系数当T≤时，取1.0当60℃<T≤时，应采用耐中温胶粘剂，并按产品说明书的规定值采用当T>时，应采用耐高温胶粘剂，并采取有效隔热措施ψae考虑植筋位移延性要求的修正系数混凝土强度不高于C30时6度区及7度区一、二类场地，取1.1对7度区三、四类场地及8度区，取1.25混凝土强度高于C30时取1.0

三、钢筋锚固和搭接40植筋锚固原理及设计5/8/2024

3.2.3最小锚固长度受拉钢筋锚固：lmin=max｛0.3ls；10d；100mm｝受压钢筋锚固：lmin=max｛0.6ls；10d；100mm｝对悬挑结构、构件尚应乘以1.5的修正系数。

三、钢筋锚固和搭接41植筋锚固原理及设计5/8/2024

-受拉钢筋搭接长度修正系数纵向受拉钢筋搭接接头面积百分率(%)≤2550100ζ值1.21.41.6当所植钢筋与原钢筋搭接时，其受拉搭接长度

三、钢筋锚固和搭接42植筋锚固原理及设计5/8/2024

3.2.4边距

根据环境条件的最小混凝土保护层,不低于GB50010的要求根据GB50367的最小混凝土保护层,不小于2d(25mm)为防止钻孔时混凝土劈裂，最小边距如下表所示钻孔方式无钻孔导向装置有钻孔导向装置冲击钻钻孔c=30mm+0.06·ld≥2·dc=30mm+0.02·ld≥2·d电锤钻孔c=50mm+0.08·ld≥2·dc=50mm+0.02·ld≥2·d

三、钢筋锚固和搭接43植筋锚固原理及设计5/8/2024

3.2.5间距若净间距超过4d，则搭接长度应增加2d；但不得不得大于6d最小净间距为max{40mm，4d}

3.2.6构件厚度用于植筋的钢筋混凝土构件的最小厚度D为钻孔直径

三、钢筋锚固和搭接44植筋锚固原理及设计5/8/2024新增构件为悬挑结构时，原构件混凝土不得低于C25；其他构件

时，原构件混凝土不得低于C20锚固部位的原构件混凝土不得有缺陷，局部缺陷可先不强或加固

处理胶粘剂必须采用改性环氧类或改性乙烯脂类；当植筋直径大于22mm时，应采用A级胶长期使用的环境温度不应高于60℃植筋设计需防止混凝土发生劈裂破坏植筋仅承受轴向力，仅允许按充分利用钢材强度的设计模式

三、钢筋锚固和搭接

3.2.6设计规定45植筋锚固原理及设计5/8/2024GB50010GB50367抗震要求由结构抗震等级决定由抗震设防烈度和场地土等级决定针对所有的混凝土强度仅针对混凝土强度<C30（高于C30，此系数为1）粘结强度由最不利条件决定-最小混凝土保护层和最小配箍关于混凝土保护层和配箍考虑了几种有利条件低高构件类型不考虑考虑（悬臂构件放大1.5倍）标准节点有无潮湿和温度影响不包括包括混凝土保护层由环境等级、构件类型和混凝土强度决定除了GB50010的要求,还由钻孔偏差决定小大钢筋间距由钢筋位置决定由钻孔偏差决定小大

三、钢筋锚固和搭接

3.3对比46植筋锚固原理及设计5/8/2024

算例：保护层厚度2d时

不同条件下的锚固长度[mm]

GB50010GB50367C20/25,d=16,HRB335,框架梁529356C20/25,d=16,HRB335,悬臂梁529533C20/25,d=25,HRB335,框架梁827556

3.3对比

三、钢筋锚固和搭接47植筋锚固原理及设计5/8/2024（1）植筋的基本规范

（2）植筋理论概述（3）钢筋锚固和搭接3.1基于GB500103.2基于GB503673.3两个规范的对比（4）锚固用胶粘剂

4.1基于GB503674.2基于GB50728（5）应用实例主要内容植筋锚固的原理及设计48植筋锚固原理及设计5/8/2024

4.1基于GB50367----锚固用胶粘剂安全性能指标

四、锚固用胶粘剂性能项目性能要求试验方法标准A级胶B级胶胶体性能劈裂抗拉强度（MPa）≥8.5≥7.0GB50367附录C抗弯强度（MPa）≥50≥40GB/T2570抗压强度（MPa）≥60GB/T2569

粘结能力钢-钢（钢套筒法）拉伸抗剪强度标准值（MPa）≥16≥13GB50367附录J约束拉拔条件下带肋钢筋与混凝土的粘结强度（MPa）C30，Ф25，L=150mm≥11≥8.5GB50367附录KC60，Ф25，L=125mm≥17≥14

不挥发物含量（固体含量）（%）≥99GB/T279349植筋锚固原理及设计5/8/2024

湿热老化性能

四、锚固用胶粘剂

4.1基于GB50367----锚固用胶粘剂安全性能指标实验条件：50℃98%相对湿度重要构件90天，一般构件60天试验后的试件在常温下进行钢钢拉伸抗剪试验

其强度降低值A级胶不得大于10%B级胶不得大于15%50植筋锚固原理及设计5/8/2024

毒性检验

四、锚固用胶粘剂

4.1基于GB50367----锚固用胶粘剂安全性能指标必须通过毒性检验

对完全固化的胶粘剂，应符合实际卫生无毒等级

严禁使用乙二胺作改性环氧树脂固化剂

严禁掺加挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂51植筋锚固原理及设计5/8/2024

耐冻融性能

四、锚固用胶粘剂

4.1基于GB50367----锚固用胶粘剂安全性能指标实验条件：-25℃~35℃循环大于50次循环周期8小时试验后的试件在常温下测得的强度降低值不应大于5%

重要构件、悬挑构件、受动力作用的构件应采用A级胶

必须采用改性环氧树脂或改性乙烯基酯类胶粘剂

填料必须在工厂制胶时添加，严禁施工现场掺入

其他要求52植筋锚固原理及设计5/8/2024

4.2基于GB50728----锚固用胶粘剂安全性能鉴定标准

四、锚固用胶粘剂检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级胶体性能劈裂抗拉强度（MPa）(23±2)℃(50±5）%RH加荷速度：2mm

/min≥8.5≥7.0≥10≥12抗弯强度（MPa）≥50≥40≥50≥55且不得呈碎裂状破坏≥60抗压强度（MPa）

粘结能力钢-钢（钢套筒法）拉伸抗剪强度标准值（MPa）标准值(23±2)℃(50±5）%RH≥10≥8≥12平均值(60±2)℃、10min≥11≥9----(95±2)℃、10min----≥11--(125±3)℃、10min------≥10(-45±2)℃、30min≥12≥10≥1353植筋锚固原理及设计5/8/2024

4.2基于GB50728----锚固用胶粘剂安全性能鉴定标准

四、锚固用胶粘剂检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级粘结能力约束拉拔条件下带肋钢筋（或全螺杆）与混凝土的粘结强度（Mpa）(23±2)℃(50±5）%RHC30，Ф25，L=150mm≥11≥8.5≥11≥12C60，Ф25，L=125mm≥17≥14≥17≥18钢对钢T冲击剥离长度（mm）(23±2)℃(50±5）%RH≤25≤40≤20热变形温度（℃）使用0.45MPa弯曲应力的B法≥65≥60≥100≥130不挥发物含量（%）（105±2)℃(180±5）min≥99注：表中各指标，除标有标准值外，均为平均值Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类胶适用的温度范围分别为-45℃~60℃、-45℃~95℃、-45℃~125℃54植筋锚固原理及设计5/8/2024

4.2基于GB50728----锚固用胶粘剂长期使用性能鉴定标准

四、锚固用胶粘剂检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级耐环境作用耐湿热老化能力50℃、95%RH老化90d（B级60d）冷却至室温，钢对钢拉伸抗剪试验与室温下短期试验相比，其抗剪强度降低率（%）≤12≤18≤10≤12耐热老化能力老化30d，同温度钢对钢拉伸抗剪试验与同温度10min短期试验相比，其抗剪强度降低率（%）（80±2)℃≤5不要求----（95±2)℃----≤5--（125±3)℃------≤5耐冻融能力-25℃~35℃、周期8h的50次循环、冷却至室温，钢对钢拉伸抗剪试验与室温下短期试验相比，其抗剪强度降低率不大于5%55植筋锚固原理及设计5/8/2024

4.2基于GB50728----锚固用胶粘剂长期使用性能鉴定标准

四、锚固用胶粘剂检验项目检验条件鉴定合格指标Ⅰ类胶Ⅱ类胶Ⅲ类胶A级B级耐应力作用耐长期应力作用能力(23±2)℃(50±5）%RH承受4.0MPa剪应力持续作用210d钢对钢拉伸抗剪试件不破坏，且蠕变的变形值小于0.4mm耐疲劳应力作用能力室温下，频率为5Hz，应力比为5:1.5、最大应力为4.0MPa的疲劳荷载下进行钢对钢拉伸抗剪试验经2百万次等幅正弦波疲劳荷载作用后，试件不破坏注：若在申请安全性鉴定前，已通过耐长期应力作用的验证试验；则可免作此项检验，改作楔

子快速测定56植筋锚固原理及设计5/8/2024

4.2基于GB50728----锚固用胶粘剂耐介质侵蚀性能鉴定标准

四、锚固用胶粘剂应检验性能检验条件鉴定合格指标与对照组相比强度下降值（%）处理后的外观质量要求耐盐雾作用5%Nacl，喷雾压力0.08MPa；（35±2）℃，每0.5h一次，每次0.5h，B级胶60d，其他90d，钢对钢拉伸抗剪试验≤5不得有裂纹或脱胶耐海水浸泡作用（仅水下结构胶）（35±2）℃，浸泡时间A级胶90d，B级胶60d，钢对钢拉伸抗剪试验≤7不得有裂纹或脱胶耐碱性介质作用Ca（OH）2饱和溶液；（35±2）℃，B级胶45d，其他60d，钢对混凝土正拉粘结强度试验不下降，且为混凝土破坏不得有裂纹、剥离或起泡耐酸性介质作