预埋件及化学锚栓计算

后置埋件及化学螺栓计算一、设计说明与本部分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。本部分后置埋件由4-M12×110mm膨胀、扩孔锚栓，250×200×10mm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列；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：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=500000N·mm；Vx=2000NVy=4000NN=6000NMx1=300000N·mmMx2=VyDx=4000×100=400000N·mmMx=Mx1+Mx2=700000N·mmMy=250000N·mmMy2=VxDy=2000×200=400000N·mmMy=My1+My2=650000N·mm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设计值：1/sdNkNn；(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.2.1条)式中，sdN：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；1k：锚栓受力不均匀系数，取。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；(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.2.2条)假定锚栓群绕自身的中心进行转动，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：∑x2=4×652=16900mm2；x坐标最高的锚栓为4号锚栓，该点的x坐标为190，该点到形心点的x轴距离为：x1=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：由于Nmin0，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：∑xd2=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棑锚栓的垂直距离，取65mm；那么，锚栓所受最大拉力实际为：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4000N。3、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》JGJ145-2013第5.2.2条)假定锚栓群绕自身的中心进行转动，各锚栓到锚栓形心点的y向距离平方之和为：∑y2=4×502=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：y1=150-100=50mm；y坐标最低的锚栓为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：由于Nhmin0，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：∑yd2=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棑锚栓的垂直距离，取50mm；因此，锚栓所受最大拉力实际为：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5000N。(二)、锚栓受拉区总拉力计算计算依据：gsdsiNN，//1/hsidiNNyy；(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.2.3条)式中，gsdN：锚栓受拉区总拉力设计值；siN：锚栓中受拉锚栓i的拉力设计值；hsdN：锚栓中最大锚栓的拉力设计值；/1y：锚栓1至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；/iy：锚栓i至受压一侧最外排锚栓的垂直距离。gsdsiNN，//1/hsidiNNyy四、混凝土锥体受拉承载力计算计算依据：,,,/RdcRkcRcNNN，,0,,,,,0,cNRkcRkcsNreNecNcNANNA；(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.3条)对于开裂混凝土：,01.5,7.0RdccukefNfh；对于不开裂混凝土：,01.5,9.8RdccukefNfh式中，Rk,cN：混凝土锥体破坏受拉承载力标准值；0Rk,cN：单根锚栓受拉时，混凝土理想锥体破坏受拉承载力标准值；Rc,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》JGJ145-2013第条，取；cu,kf：混凝土立方体抗压强度标准值。当cu,kf不小于45N/mm2且不大于60N/mm2时，应乘以降低系数；efh：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；0c,NA：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；c,NA：单根锚栓或群锚受拉时，混凝土实际锥体破坏投影面面积；s,N：边距c对受拉承载力的影响系数；re,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；ec,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》JGJ145-2013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maxc不大于,crNc(见下图)，计算混凝土锥体受拉破坏的受拉承载力设计值,RdcN时，应取/efh代替efh、/,crNs代替,crNs、/,crNc代替,crNc用于计算0Rk,cN、0c,NA、c,NA、s,N及ec,N。1、0c,NA计算过程：(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.4条)计算公式：02c,Ncr,NAs式中，2cr,Ns：混凝土锥体破坏且无间距效应和边缘效应情况下，每根锚栓达到受拉承载力标准值的临界间距，应取为ef3h。2、c,NA计算过程：(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.5条)(1)、单根锚栓，靠近构件边缘布置，且c1不大于cr,Nc时(下左图)：计算公式：c,N1cr,N,(0.5)crNAcss(2)、双栓，垂直于构件边缘布置，且c1不大于cr,Nc，s1不大于cr,Ns时(上右图)：计算公式：c,N11cr,N,(0.5)crNAcsss(3)、双栓，平行于构件边缘布置，且c2不大于cr,Nc，s1不大于cr,Ns时(下左图)：计算公式：c,N2cr,N1,(0.5)()crNAcsss(4)、四栓，位于构件角部，且c1不大于cr,Nc，c2不大于cr,Nc，s1不大于cr,Ns，s2不大于cr,Ns时（下右图）计算公式：c,N11cr,N22cr,N(0.5)(0.5)Acsscss式中，c1：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；cr,Nc：混凝土椎体破坏且无间距效应及边缘效应情况下，每根锚栓达到受拉承载力标准值的临界边距，应取为ef1.5h。3、s,N计算过程：(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.6条)计算公式：s,Ncr,N0.70.3cc式中，c：边距，有多个边距时应取最小值。4、re,N计算过程：(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.7条)计算公式：re,N0.5200efh另外，当re,N的计算值大于时，应取；当锚固区钢筋间距s不小于150mm时，或钢筋直径d不大于10mm且s不小于100mm时，re,N应取。5、ec,N计算过程：(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.8条)式中，Ne：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的计算值大于时，应取；当为双向偏心时，应分别按两个方向计算，ec,N应取ec,N1ec,N2。综上所述，有,0,,,,,0,cNRkcRkcsNreNecNcNANNA，,,,/RdcRkcRcNNN五、混凝土劈裂破坏承载力计算计算依据：Rd,spRk,spRsp/NN，Rk,sph,spRk,cNN，2/3h,spmin(/)hh；(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第条)式中，Rd,spN：混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值；Rk,spN：混凝土劈裂破坏受拉承载力标准值；Rk,cN：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》JGJ145-2013第6.1.3条计算。在0c,NA、c,NA及相关系数计算中，cr,Ns和cr,Nc应分别由cr,sps和cr,spc代替，cr,sps应取为cr,sp2c。Rsp：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》JGJ145-2013第条，取。h,sp：构件厚度h对劈裂破坏受拉承载力的影响系数。当h,sp的计算值大于时，应取。综上所述，Rd,spRk,spRsp/NN，Rk,sph,spRk,cNN，2/3h,spmin(/)hh六、锚栓受拉、混凝土锥体受拉、劈裂承载力校核校核依据：,hsdRdsNN、,gsdRdcNN、,gsdRdspNN；(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.1条)其中hsdN：锚栓群中拉力最大的锚栓的拉力设计值；gsdN：锚栓群受拉区总拉力设计值；,RdsN：锚栓钢材破坏受拉力设计值；,RdcN：混凝土锥体破坏受拉力设计值；,RdspN：混凝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：计算依据：,,,RksRdsRsNNN，,RkssstkNAf；(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第6.1.2条)式中sA：锚栓截面面积，取84.25mm2；stkf：锚栓抗拉强度标准值，取700N/mm2；ykf：锚栓抗剪强度标准值，取450N/mm2；,RksN：锚栓钢材破坏受拉承载力标准值；,RsN：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》JGJ145-2013第条，取；有，,500045365.38hsdRdsNNNN，所以锚栓钢材满足强度要求。考虑拉拔安全系数2，则锚栓拉拔试验强度值最少要求达到kN。2、混凝土破坏受拉承载力校核：校核依据：,gsdRdcNN；3、混凝土劈裂受拉承载力校核：校核依据：,gsdRdspNN；七、锚栓受剪承载力计算(一)、单个锚栓最大剪力计算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》JGJ145-2013第5.3.1、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：40001000N4yysyVVn2、混凝土边缘破坏时；(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.3.1、进行计算)单个承受的剪力为：40002000N4/2yysyVVn(剪力垂直于基材边缘方向，否则不除以2)20001000N/24/2xxsxVVn(剪力垂直于基材边缘方向，否则不除以2)3、群锚在扭矩T作用下；(依据《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013第5.3.5条)单个承受的剪力为：22/()TsyiiiVTyxy4、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》JGJ145-2013第5.3.6条)综上所述，锚栓群中单个锚栓最大剪力设计值为