膨胀螺栓选型计算_20141027

机械式膨胀螺栓选型计算

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/T22795-2008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。

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一、主要参数

1.1主要输入条件

膨胀螺栓螺杆材质

膨胀螺栓螺杆力学性能等级

膨胀螺栓螺杆名义直径Dia

膨胀螺栓名义长度L 螺栓特殊长度输入混凝土强度等级混凝土的厚度

SS30470

M14130C40900

mm mm mm

Use Use English Metric Units Units

螺栓计算直径D 14mm

螺栓计算面积As 153.9mm 2螺栓特殊长度L 478.0mm 混凝土的厚度900.00mm

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

一个螺栓

两个螺栓

四个螺栓

单个连接板螺栓数量连接板类型2A

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）

B C D

1-A

1-B

1-D

2-A

2-B

2-C

2-D

4-A

4-B

4-D

膨胀螺栓连接板的设计尺寸

检查输入数据是否完整

B1B2a1a2a3a4S1S2C1C2457.2203.2111111----111--127127mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm

mm mm mm mm mm mm 111mm

mm 127mm 127mm 地震荷载

水平地震竖向地震

457.2203.2111111

单个连接板设计荷载N （见右图）设计地震设防裂度

恒荷载活荷载风荷载[1**********]00.0400.01500.08

3570公斤力45Yes

15001500.0250公斤力250.0公斤力

单个连接板设计荷载组合N d （见右图）设计拉力与锚固地面的夹角 α (o )

当前设计荷载组合是否已经包含地震荷载组合

第一种荷载组合

第五种荷载组合第六种荷载组合

清除所有计算数据

第二种荷载组合

第三种荷载组合

快速计算所有荷载组合

第七种荷载组合第八种荷载组合

检查数据是否完整最终结果

YES YES

第四种荷载组合

说明：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合五在本计算过程中产生最大荷载效应时，荷载组合具体类型如下：

1.2*(恒荷载+0.5*活荷载) +1.4*风荷载_Factor*风荷载+1.3*水平地震荷载说明：

本页面所显示所有数据为荷载计算是荷载

组合五的数据及计算结果。

单个螺栓的设计荷载组合值F SD 单个螺栓设计荷载-拉力设计值N SD,0单个螺栓设计荷载-剪力设计值V SD,0

1785公斤力12.6212.62

KN KN

1.2主要性能参数

螺栓杆体材料抗拉强度标准值f stk 螺栓杆体材料屈服强度标准值f yk 螺栓锚固有效长度L

700450120

Mpa Mpa mm

1.10.8513.8813.88

KN KN

重要性系数γA 锚固连接的安全等级二级

当设计荷载组合包含地震荷载组合时，承载能力调整系数(非地震组合时不考虑) 经安全性系数调整之后单个螺栓设计荷载-拉力设计值N SD

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V SD

二、膨胀螺栓及混凝土结构构造检查

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NO

允许最小边距C min 180不满足要求最小边距127mm

存在混凝土劈裂破坏的可能，请参见3.3混凝土的劈裂破坏承载力计算

2.2混凝土厚度是否满足锚栓所需要的最小厚度的要求YES

允许最小厚度h min 180满足要求混凝土的厚度9002.3同一连接板上两个螺栓间距离是否满足标准最小值要求

允许最小间距S min 不满足要求最小间距111mm

存在螺栓群混凝土锥体整体受拉破坏的可能性，需验算螺栓群整体抗拉能力详见3.4考虑混凝土锥体整体拉出时, 整体破坏验算(多螺栓整体拉出)

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

满足要求允许有效锚固长度与直径比11.9锚固长度与直径比

120

YES 8.6

三、膨胀螺栓及混凝土受拉承载能力验算（承载能力极限状态计算）

3.1. 锚栓受拉钢材破坏计算

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N Rk,s =As x f stk 107.76锚栓钢材破坏受拉承载力设计值N Rd,s =NRk,s /r Rs,N

抗震设计时，锚栓钢材破坏受拉承载力设计值 N'Rd,s = ηN,s x NRk,s

53.2953.29

KN KN KN

YES 0.2606

判断N SD 是否小于N Rd,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

满足要求设计荷载效应与材料承载能力比值3.2. 混凝土锥体受拉破坏验算

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N 0RK,c (KN)

0.5s CR,N ，(sCR,N =3h ef ) 混凝土锥体破坏时理想临界边距混凝土锥体破坏时理想临界边长理想化破坏锥体投影面面积A 0C,N =s CR,N 2

s CR,N ，(sCR,N =3h ef ) A 0C,N =s CR,N 2

58.2150300

KN mm mm

90000mm 2

根据螺栓及连接板确定的破坏锥体投影面面积A C,N =(C1+1/2x s CR,N 2) x s CR,N 107476mm 2φs,N =0.7+0.3x C /C CR,N 螺栓至连接板最小边距C 对受拉承载力的降低系数

φre,N =0.5+hef /200表层混凝土因密集配筋剥离对受拉承载力的降低系

0.761.00

荷载偏心对受拉承载力的降低系数未裂混凝土对受拉承载力的提高系数 φucr,N 混凝土锥体破坏时受拉承载力标准值

φce,N =1/(1+2e N /Scr,N ) φucr,N

1.001.40

e N

N RK,c =N 0RK,c x A C,N /A0C,N x φs,N x φre,N x φce,N x φucr,N

N RK,c =74.29KN

24.763KN

20.393KN

混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值N Rd,c =NRk,c /r RcN

抗震设计时，混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 N'Rd,c = ηN,c x NRd,c

判断N SD 是否小于N Rd,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

满足要求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值0.68083.3混凝土的劈裂破坏承载力

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YES

不计算劈裂破坏允许最小边距C min 最小边距127mm

混凝土劈裂破坏时理想破坏体临界边长，sCR,sp =2hef 240mm 混凝土劈裂破坏时理想临界边距（间距，0.5s CR,sp 120mm 劈裂破坏理想化破坏锥体投影面面积

A 0‘C,N =s CR,sp 2

根据连接板确定的劈裂破坏锥体投影面面A C,sp =(C1+1/2x s CR,sp 2) x s CR,sp 2

57600mm 2

180mm

混凝土构件厚度h 对劈裂破坏承载力影响系数 φh,sp =(h/hef ) 2/3

=62.21KN N ' RK,c 经修正之后混凝土劈裂破坏破坏时受拉承载力标准值

N Rd,sp =N' Rk,c / φh,sp 93.315KN

31.105KN

25.616KN

混凝土劈裂破坏时受拉承载力设计值N Rd,sp =NRk,sp /r Rsp 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

判断N SD 是否小于N Rd,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

满足要求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值0.54203.4. 考虑混凝土锥体的螺栓群整体拉出时, 整体破坏验算(多螺栓整体拉出) 是否考虑X 方向的混凝土锥体整体拉出破坏(多螺栓整体拉出)

是否考虑X 方向的混凝土锥体整体拉出破坏(多螺栓整体拉出) 混凝土锥体多螺栓整体拉出时，X 方向的破坏长度混凝土锥体多螺栓整体拉出时，Y 方向的破坏长度

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

YES NO

418mm

mm 471mm 360mm

KN mm mm mm2mm2

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)116.4混凝土锥体破坏时理想临界边距150混凝土锥体破坏时理想临界边长--理想化破坏锥体投影面面积A0C,N =sCR,N2169560根据螺栓及连接板确定的破坏锥体投影面面积150480螺栓至连接板最小边距C 对受拉承载力的降低系数表层混凝土因密集配筋剥离对受拉承载力的降低系数荷载偏心对受拉承载力的降低系数

未裂混凝土对受拉承载力的提高系数 φucr,N0.9117

111.4

混凝土锥体破坏时受拉承载力标准值

混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值NRd,c =NRk,c/rRcN

抗震设计时，混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 N'Rd,c = ηN,c x NRd,c

131.85KN 38.8KN 20.393KN

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

设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值0.1914满足要求

四、膨胀螺栓及混凝土受剪承载能力验算（承载能力极限状态计算）

4.1螺栓受剪承载钢材破坏计算

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V Rk,s ，计算过程如下螺栓受剪状态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V Rk,s =0.5A s x f stk 2). 有杠杆臂的拉弯剪复合状态

螺栓截面抵抗矩W el (mm3)

单根螺栓抗弯承载力标准值M 0Rk,s =1.2W el x f stk

单根螺栓抗弯承载力设计值M Rk,s =M 0Rk,s x (1-N sd /N sd,s ) 杠杆臂有有效长度l 0, 详见下图

被连接件系数, 约束类型详见下图αM 有约束

αM =

1) 34.64

269.39mm 3226.29N.m 167.33N.m 12

单根螺栓弯扭剪状态下，受剪承载力标准值V Rk,s = αM x M rk,s /l o

螺栓破坏时受剪承载力标准值V Rk,s

螺栓破坏时受剪承载力设计值V Rd,s =V Rk,s /r Rs,V

抗震设计时，螺栓破坏时受剪承载力设计值 V'Rd,s = ηV,s x VRd,s

334.6634.6417.1317.13

KN KN KN KN YES 0.8106

判断V SD 是否小于N Rd,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

满足要求设计荷载效应与螺栓破坏时受剪承载力设计值

4.2构件边缘受剪混凝土楔形受剪破坏

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

构件中螺栓中心至混凝土边缘最小距离C (mm)127＜

V 0Rk,c

剪切荷载下锚栓的有效长度(l f ≤hef, lf ≤8d ) lf 混凝土楔形受剪破坏时, 螺栓计算外径D nom 混凝土立方休抗压强度标准值f cu,k

需要

1200

mm 2

构件边缘受剪混凝土楔形受剪破坏时，受剪承载力标准值V 0Rk,c =0.45d .5nom x (lf /dnom ) 0.2x f .5cu,k c 1.51

23.10KN 1121440

mm mm N/mm

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A 0c,V =4.5C 2172581mm 2

对于单个螺栓，混凝土楔形体在侧向的投影面积A c,V =1.5x C 1x (1.5C1+C2)

60483.75mm 2

127mm

边距比C2/C1对受剪承载力的降低影响系数 φs,V =0.7+0.3x C 2/(1.5x C 1)≤1剪力与垂直于构件自由边方向轴线夹角α (o ) 对承载力的影响系数 φα ,V

剪力与垂直于构件自由边方向轴线夹角α (o )

0.9001.000

边距与厚度比C1/h对受剪承载力影响系数 φh,V =(1.5C 1/h)1/3≥1荷载偏心对受剪承载力的降低系数 φec,V =1/(1+2e C /3C1)

剪力全力点至受剪螺栓重心的偏心距离e V

1.0001.000

未裂混凝土对受剪承载力的提高系数 φucr,V 1.4

边缘混凝土的类别3) 1). 边缘为无筋的开裂混凝土

2). 边缘配有ψ ≥ 12mm 直筋的开裂混凝土

3). 未裂混凝土，或边缘配有ψ ≥ 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V RK,C

24.26V RK,C =V 0RK,c x A C,V /A0C,V x φs,V x φh,V x φα ,V x φec,V x φucr,V

构件边缘受剪混凝土楔形受剪破坏时, 受剪承载力设计值V Rd,C =VRk,C /r Rd,c 9.70KN 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 V'Rd,C = ηV,c x VRd,6.85KN 判断V SD 是否小于V Rd,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NO

不满足要求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值2.0272

对于柱状基础，需要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，具体见以下4.2.24.2.2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

YES

柱状基础中，封闭箍筋直径柱状基础中，封闭箍筋间距柱状基础中，箍筋钢材等级

柱状基础中，箍筋抗拉强度设计值箍筋类型

柱状基础混凝土保护层厚度C

柱状基础中，单个箍筋的截面面积纵向抗拉力标准值A S1

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

柱状基础中，箍筋纵向抗拉力标准值N RKD,S1= η * ∑ fyi *S 1i

柱状基础中，箍筋纵向抗拉力设计值N RD,S1=N RK,S1/r Rd,c

抗震设计时，柱状基础中，箍筋纵向抗拉力设计值 NRD,S1= ηV,s1 x NRD,S1

10mm 150mm HRB335300N/mm2普通封闭箍筋30mm 78.54mm 3270.69KN 28.2728.27

KN KN

考虑垂直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，构件边缘受剪混凝土

35.12KN 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V ‘Rd,C =V Rd,C +V Rd,S1

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，V’SD 是否小于V Rd,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

满足要求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值4.3混凝土剪撬破坏

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k 混凝土剪撬破坏时，剪撬破坏受拉承载力标准值V Rk,cp =kx V Rk,c

YES 0.3953

148.58KN

混凝土剪撬破坏时，剪撬破坏受拉承载力设计值V Rd,cp =VRk,cp / φRk,c 59.43KN 抗震设计时，混凝土剪撬破坏受拉承载力设计值 V'Rd,cp = ηV,c x VRd,cp 41.95KN

判断V SD 是否小于N Rd,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

满足要求设计荷载效应与螺栓破坏时受剪承载力设计值

YES

0.3310

五、膨胀螺栓及混凝土结构受拉及受剪复合承载力验算

结构在拉剪复合花卉作用效应作用下的计算，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N SD,013.884KN

单个螺栓设计荷载-剪力设计值V SD,013.884KN 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

2.707KN 混凝土分担的设计值V ' SD,0=V SD,0*(V Rd,C /V Rd,C +V Rd,S1)

抗震设计时，锚栓钢材破坏受拉承载力设计值N' Rd,s = ηN,s x N Rk,s 53.286KN 抗震设计时，螺栓破坏时受剪承载力设计值V' Rd,s = ηV,s x V Rd,s 混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值N Rd,c =NRk,c /r RcN

17.128KN 20.393KN

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V' Rd,C = η6.849KN 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V ‘Rd,C =V Rd,C +V Rd,S1

35.123KN

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

0.725

＜

对螺栓栓体，在拉剪复合受力情况下承载力是否安全

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

YES 0.620

＜

对混凝土结构，在拉剪复合受力情况下承载力是否安全YES

五、膨胀螺栓及混凝土结构验算的最终结果

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

螺栓受拉破坏0.06800.16790.21690.19490.26060.19490.2040混凝土锥体受拉破坏0.14640.36120.46680.50920.68080.50920.5330混凝土锥体劈裂破坏0.11650.28760.37160.40540.54200.40540.4243膨胀螺栓钢材受剪破坏0.21160.52220.67480.60630.81060.60630.6346混凝土剪切破坏(未考虑箍筋) 0.37360.92191.19131.51622.02721.51621.5871混凝土剪切破坏(考虑箍筋) 0.09540.23550.30440.29560.39530.29560.3095螺栓拉剪复合受力破坏0.04940.30090.50250.40550.72500.40550.4444混凝土拉剪复合受力破坏0.03050.18600.31050.34670.61980.34670.3799

组合8

0.13100.34230.27250.40761.01930.19880.18330.1567

2.02720.37360.92191.19131.51622.02721.51621.58711.0193

对该膨胀螺栓及锚固，在设计荷载下，不考虑箍筋抗剪时，是否符合标准要求NO 对该膨胀螺栓及锚固，在设计荷载下，考虑箍筋抗剪作用时，是否符合标准要求

YES

机械式膨胀螺栓选型计算

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

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一、主要参数

1.1主要输入条件

膨胀螺栓螺杆材质

膨胀螺栓螺杆力学性能等级

膨胀螺栓螺杆名义直径Dia

膨胀螺栓名义长度L 螺栓特殊长度输入混凝土强度等级混凝土的厚度

SS30470

M14130C40900

mm mm mm

Use Use English Metric Units Units

螺栓计算直径D 14mm

螺栓计算面积As 153.9mm 2螺栓特殊长度L 478.0mm 混凝土的厚度900.00mm

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

一个螺栓

两个螺栓

四个螺栓

单个连接板螺栓数量连接板类型2A

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）

B C D

1-A

1-B

1-D

2-A

2-B

2-C

2-D

4-A

4-B

4-D

膨胀螺栓连接板的设计尺寸

检查输入数据是否完整

B1B2a1a2a3a4S1S2C1C2457.2203.2111111----111--127127mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm

mm mm mm mm mm mm 111mm

mm 127mm 127mm 地震荷载

水平地震竖向地震

457.2203.2111111

单个连接板设计荷载N （见右图）设计地震设防裂度

恒荷载活荷载风荷载[1**********]00.0400.01500.08

3570公斤力45Yes

15001500.0250公斤力250.0公斤力

单个连接板设计荷载组合N d （见右图）设计拉力与锚固地面的夹角 α (o )

当前设计荷载组合是否已经包含地震荷载组合

第一种荷载组合

第五种荷载组合第六种荷载组合

清除所有计算数据

第二种荷载组合

第三种荷载组合

快速计算所有荷载组合

第七种荷载组合第八种荷载组合

检查数据是否完整最终结果

YES YES

第四种荷载组合

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合五在本计算过程中产生最大荷载效应时，荷载组合具体类型如下：

1.2*(恒荷载+0.5*活荷载) +1.4*风荷载_Factor*风荷载+1.3*水平地震荷载说明：

本页面所显示所有数据为荷载计算是荷载

组合五的数据及计算结果。

单个螺栓的设计荷载组合值F SD 单个螺栓设计荷载-拉力设计值N SD,0单个螺栓设计荷载-剪力设计值V SD,0

1785公斤力12.6212.62

KN KN

1.2主要性能参数

螺栓杆体材料抗拉强度标准值f stk 螺栓杆体材料屈服强度标准值f yk 螺栓锚固有效长度L

700450120

Mpa Mpa mm

1.10.8513.8813.88

KN KN

重要性系数γA 锚固连接的安全等级二级

当设计荷载组合包含地震荷载组合时，承载能力调整系数(非地震组合时不考虑) 经安全性系数调整之后单个螺栓设计荷载-拉力设计值N SD

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V SD

二、膨胀螺栓及混凝土结构构造检查

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NO

允许最小边距C min 180不满足要求最小边距127mm

存在混凝土劈裂破坏的可能，请参见3.3混凝土的劈裂破坏承载力计算

2.2混凝土厚度是否满足锚栓所需要的最小厚度的要求YES

允许最小厚度h min 180满足要求混凝土的厚度9002.3同一连接板上两个螺栓间距离是否满足标准最小值要求

允许最小间距S min 不满足要求最小间距111mm

存在螺栓群混凝土锥体整体受拉破坏的可能性，需验算螺栓群整体抗拉能力详见3.4考虑混凝土锥体整体拉出时, 整体破坏验算(多螺栓整体拉出)

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

满足要求允许有效锚固长度与直径比11.9锚固长度与直径比

120

YES 8.6

三、膨胀螺栓及混凝土受拉承载能力验算（承载能力极限状态计算）

3.1. 锚栓受拉钢材破坏计算

抗震设计时，锚栓钢材破坏受拉承载力设计值 N'Rd,s = ηN,s x NRk,s

53.2953.29

KN KN KN

YES 0.2606

判断N SD 是否小于N Rd,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

满足要求设计荷载效应与材料承载能力比值3.2. 混凝土锥体受拉破坏验算

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N 0RK,c (KN)

0.5s CR,N ，(sCR,N =3h ef ) 混凝土锥体破坏时理想临界边距混凝土锥体破坏时理想临界边长理想化破坏锥体投影面面积A 0C,N =s CR,N 2

s CR,N ，(sCR,N =3h ef ) A 0C,N =s CR,N 2

58.2150300

KN mm mm

90000mm 2

根据螺栓及连接板确定的破坏锥体投影面面积A C,N =(C1+1/2x s CR,N 2) x s CR,N 107476mm 2φs,N =0.7+0.3x C /C CR,N 螺栓至连接板最小边距C 对受拉承载力的降低系数

φre,N =0.5+hef /200表层混凝土因密集配筋剥离对受拉承载力的降低系

0.761.00

荷载偏心对受拉承载力的降低系数未裂混凝土对受拉承载力的提高系数 φucr,N 混凝土锥体破坏时受拉承载力标准值

φce,N =1/(1+2e N /Scr,N ) φucr,N

1.001.40

e N

N RK,c =N 0RK,c x A C,N /A0C,N x φs,N x φre,N x φce,N x φucr,N

N RK,c =74.29KN

24.763KN

20.393KN

混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值N Rd,c =NRk,c /r RcN

抗震设计时，混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 N'Rd,c = ηN,c x NRd,c

判断N SD 是否小于N Rd,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

满足要求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值0.68083.3混凝土的劈裂破坏承载力

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YES

不计算劈裂破坏允许最小边距C min 最小边距127mm

混凝土劈裂破坏时理想破坏体临界边长，sCR,sp =2hef 240mm 混凝土劈裂破坏时理想临界边距（间距，0.5s CR,sp 120mm 劈裂破坏理想化破坏锥体投影面面积

A 0‘C,N =s CR,sp 2

根据连接板确定的劈裂破坏锥体投影面面A C,sp =(C1+1/2x s CR,sp 2) x s CR,sp 2

57600mm 2

180mm

混凝土构件厚度h 对劈裂破坏承载力影响系数 φh,sp =(h/hef ) 2/3

=62.21KN N ' RK,c 经修正之后混凝土劈裂破坏破坏时受拉承载力标准值

N Rd,sp =N' Rk,c / φh,sp 93.315KN

31.105KN

25.616KN

混凝土劈裂破坏时受拉承载力设计值N Rd,sp =NRk,sp /r Rsp 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

判断N SD 是否小于N Rd,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

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

YES NO

418mm

mm 471mm 360mm

KN mm mm mm2mm2

未裂混凝土对受拉承载力的提高系数 φucr,N0.9117

111.4

混凝土锥体破坏时受拉承载力标准值

混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值NRd,c =NRk,c/rRcN

抗震设计时，混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 N'Rd,c = ηN,c x NRd,c

131.85KN 38.8KN 20.393KN

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

设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值0.1914满足要求

四、膨胀螺栓及混凝土受剪承载能力验算（承载能力极限状态计算）

4.1螺栓受剪承载钢材破坏计算

1). 无杠杆臂的纯剪状态V Rk,s =0.5A s x f stk 2). 有杠杆臂的拉弯剪复合状态

螺栓截面抵抗矩W el (mm3)

单根螺栓抗弯承载力标准值M 0Rk,s =1.2W el x f stk

单根螺栓抗弯承载力设计值M Rk,s =M 0Rk,s x (1-N sd /N sd,s ) 杠杆臂有有效长度l 0, 详见下图

被连接件系数, 约束类型详见下图αM 有约束

αM =

1) 34.64

269.39mm 3226.29N.m 167.33N.m 12

单根螺栓弯扭剪状态下，受剪承载力标准值V Rk,s = αM x M rk,s /l o

螺栓破坏时受剪承载力标准值V Rk,s

螺栓破坏时受剪承载力设计值V Rd,s =V Rk,s /r Rs,V

抗震设计时，螺栓破坏时受剪承载力设计值 V'Rd,s = ηV,s x VRd,s

334.6634.6417.1317.13

KN KN KN KN YES 0.8106

判断V SD 是否小于N Rd,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

满足要求设计荷载效应与螺栓破坏时受剪承载力设计值

4.2构件边缘受剪混凝土楔形受剪破坏

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

构件中螺栓中心至混凝土边缘最小距离C (mm)127＜

V 0Rk,c

剪切荷载下锚栓的有效长度(l f ≤hef, lf ≤8d ) lf 混凝土楔形受剪破坏时, 螺栓计算外径D nom 混凝土立方休抗压强度标准值f cu,k

需要

1200

mm 2

构件边缘受剪混凝土楔形受剪破坏时，受剪承载力标准值V 0Rk,c =0.45d .5nom x (lf /dnom ) 0.2x f .5cu,k c 1.51

23.10KN 1121440

mm mm N/mm

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A 0c,V =4.5C 2172581mm 2

对于单个螺栓，混凝土楔形体在侧向的投影面积A c,V =1.5x C 1x (1.5C1+C2)

60483.75mm 2

127mm

边距比C2/C1对受剪承载力的降低影响系数 φs,V =0.7+0.3x C 2/(1.5x C 1)≤1剪力与垂直于构件自由边方向轴线夹角α (o ) 对承载力的影响系数 φα ,V

剪力与垂直于构件自由边方向轴线夹角α (o )

0.9001.000

边距与厚度比C1/h对受剪承载力影响系数 φh,V =(1.5C 1/h)1/3≥1荷载偏心对受剪承载力的降低系数 φec,V =1/(1+2e C /3C1)

剪力全力点至受剪螺栓重心的偏心距离e V

1.0001.000

未裂混凝土对受剪承载力的提高系数 φucr,V 1.4

边缘混凝土的类别3) 1). 边缘为无筋的开裂混凝土

2). 边缘配有ψ ≥ 12mm 直筋的开裂混凝土

3). 未裂混凝土，或边缘配有ψ ≥ 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V RK,C

24.26V RK,C =V 0RK,c x A C,V /A0C,V x φs,V x φh,V x φα ,V x φec,V x φucr,V

不满足要求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值2.0272

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

YES

柱状基础中，封闭箍筋直径柱状基础中，封闭箍筋间距柱状基础中，箍筋钢材等级

柱状基础中，箍筋抗拉强度设计值箍筋类型

柱状基础混凝土保护层厚度C

柱状基础中，单个箍筋的截面面积纵向抗拉力标准值A S1

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

柱状基础中，箍筋纵向抗拉力标准值N RKD,S1= η * ∑ fyi *S 1i

柱状基础中，箍筋纵向抗拉力设计值N RD,S1=N RK,S1/r Rd,c

抗震设计时，柱状基础中，箍筋纵向抗拉力设计值 NRD,S1= ηV,s1 x NRD,S1

10mm 150mm HRB335300N/mm2普通封闭箍筋30mm 78.54mm 3270.69KN 28.2728.27

KN KN

考虑垂直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，构件边缘受剪混凝土

35.12KN 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V ‘Rd,C =V Rd,C +V Rd,S1

满足要求设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力比值4.3混凝土剪撬破坏

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k 混凝土剪撬破坏时，剪撬破坏受拉承载力标准值V Rk,cp =kx V Rk,c

YES 0.3953

148.58KN

混凝土剪撬破坏时，剪撬破坏受拉承载力设计值V Rd,cp =VRk,cp / φRk,c 59.43KN 抗震设计时，混凝土剪撬破坏受拉承载力设计值 V'Rd,cp = ηV,c x VRd,cp 41.95KN

判断V SD 是否小于N Rd,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

满足要求设计荷载效应与螺栓破坏时受剪承载力设计值

YES

0.3310

五、膨胀螺栓及混凝土结构受拉及受剪复合承载力验算

结构在拉剪复合花卉作用效应作用下的计算，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N SD,013.884KN

单个螺栓设计荷载-剪力设计值V SD,013.884KN 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

2.707KN 混凝土分担的设计值V ' SD,0=V SD,0*(V Rd,C /V Rd,C +V Rd,S1)

17.128KN 20.393KN

35.123KN

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

0.725

＜

对螺栓栓体，在拉剪复合受力情况下承载力是否安全

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

YES 0.620

＜

对混凝土结构，在拉剪复合受力情况下承载力是否安全YES

五、膨胀螺栓及混凝土结构验算的最终结果

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

0.13100.34230.27250.40761.01930.19880.18330.1567

2.02720.37360.92191.19131.51622.02721.51621.58711.0193

YES

膨胀螺栓选型计算_20141027

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