一、化學(xué)錨栓概述

化學(xué)錨栓由金屬螺桿和錨固膠組成，通過錨固膠形成錨固作用的錨栓。化學(xué)錨栓分為普通化學(xué)錨栓和特殊倒錐形化學(xué)錨栓。化學(xué)錨栓用于在已建成的混凝土結(jié)構(gòu)上安裝其他結(jié)構(gòu)的連接件，用于各種鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、大理石干掛、設(shè)備及管道固定等施工中的后加埋件安裝，也可用于設(shè)備安裝，公路、橋梁護(hù)欄安裝，建筑物加固改造等場合。

二、化學(xué)錨栓選用

《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》(GB 50367-2013 )16.1.4條、16.1.5條規(guī)定，在抗震設(shè)防區(qū)的結(jié)構(gòu)中，以及直接承受動力荷載的構(gòu)件中，不得使用膨脹螺栓作為承重結(jié)構(gòu)的連接件。在抗震設(shè)防區(qū)承重結(jié)構(gòu)中使用錨栓時，應(yīng)采用后擴(kuò)底錨栓或特殊倒錐形膠黏型錨栓，且僅允許用于設(shè)防烈度不高于8度，或當(dāng)8度時建于I、II類場地的建筑物。

同時，不得考慮非開裂混凝土對其承載力的提高作用。《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》(JGJ 145-2013)4.1.1 錨栓應(yīng)按照錨栓性能、基材性狀、錨固連接的受力性質(zhì)、被連接結(jié)構(gòu)類型、抗震設(shè)防等要求選用。錨栓用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接時的適用范圍應(yīng)符合表4.1.1-1的規(guī)定：

表4.1.1-1 錨栓用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接時的適用范圍

4.1.2 金屬錨栓應(yīng)采取和使用環(huán)境類別相適應(yīng)的防腐措施。碳素鋼、合金鋼機(jī)械錨栓表面應(yīng)進(jìn)行鍍鋅防腐處理，電鍍鋅層平均厚度不應(yīng)小于5μm，熱浸鍍鋅平均厚度不應(yīng)小于45μm。在室外環(huán)境、常年潮濕的室內(nèi)環(huán)境、海邊、高酸堿度的大氣環(huán)境中應(yīng)使用不銹鋼材質(zhì)的錨栓，含氯離子的環(huán)境中應(yīng)使用高抗腐不銹鋼。不同環(huán)境條件下適用的錨栓材質(zhì)類別可按表4.1.2選用。

表4.1.2 不同環(huán)境條件下適用的錨栓材質(zhì)類別

三、混凝土基材要求

《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》(JGJ 145-2013)3.1.1 錨栓錨固基材可為鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土或素混凝土構(gòu)件。3.1.2 凍融受損混凝土、腐蝕受損混凝土、嚴(yán)重裂損混凝土、不密實混凝土等，不應(yīng)作為錨固基材。3.1.3 基材混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C20，且不得高于C60;安全等級為一級的后錨固連接，其基材混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30。3.3.10 采用化學(xué)錨栓的混凝土結(jié)構(gòu)，其錨固區(qū)基材的長期使用溫度不應(yīng)高于50度。

四、化學(xué)錨栓設(shè)計計算

化學(xué)錨栓受拉承載力應(yīng)按錨栓鋼材破壞、混合破壞、混凝土錐體受拉破壞、劈裂破等4種破壞類型，及單錨與群錨兩種錨固連接方式，共計8種情況分別進(jìn)行計算。對于單錨連接，外力與抗力比較明確，計算較為簡單。對于群錨連接，情況較為復(fù)雜：當(dāng)為鋼材破壞時，破壞主要出現(xiàn)在某些受力最大錨栓，因此，一般只計算受力最大(Nhsd)錨栓即可;當(dāng)為混合破壞、混凝土錐體破壞或劈裂破壞時，主要表現(xiàn)為群錨基材整體破壞，故取Ngsd進(jìn)行整體錨固計算。后錨固連接破壞應(yīng)控制為錨栓鋼材受拉破壞或連接構(gòu)件延性破壞。

下面以某儲罐與基礎(chǔ)的連接為例進(jìn)行設(shè)計計算：

工程概況：某六度區(qū)化工儲罐，工作溫度不超過35度，與本部分預(yù)埋件對應(yīng)的主體結(jié)構(gòu)采用混凝土強(qiáng)度等級為C30。選用8.8級倒錐形特殊膠粘型M30，hef=680mm。荷載條件：設(shè)備專業(yè)提單個螺栓承受最大拉力為70KN，不承擔(dān)彎矩和剪力。形式如下：

1、單個錨栓拉力設(shè)計值計算

由《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 145-2013）

5.2.1 軸心拉力作用下，群錨各錨栓所承受的拉力設(shè)計值應(yīng)按下式計算：

N_sd＝k₁N/n    (5.2.1)

2、受拉承載力計算

（1）計算N_Rd,s：

《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 145-2013）

6.1.2 機(jī)械錨栓鋼材破壞受拉承載力設(shè)計值N_Rd,s應(yīng)按下列公式計算：

N_Rd,s＝N_Rk,s/γ_Rs,N    (6.1.2-1)
N_Rk,s＝?_ykA_s    (6.1.2-2)

式中：N_Rk,s——機(jī)械錨栓鋼材破壞受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值(N)；

γ_Rs,N——機(jī)械錨栓鋼材破壞受拉承載力分項系數(shù)，按本規(guī)程表4.3.10 采用；
A_s ——機(jī)械錨栓應(yīng)力截面面積(mm²)；
?_yk——機(jī)械錨栓屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm²)。

γ_Rs,N取值1.3，8.8級錨栓?_yk取值640 N/mm²

N_Rk,s＝?_ykA_s =640*561=359KN      

N_Rd,s＝N_Rk,s/γ_Rs,N=359/1.3=276KN

（2）計算N_Rd,c：

《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 145-2013）

6.1.3 混凝土錐體破壞受拉承載力設(shè)計值N_Rd,c應(yīng)按下列公式計算：

式中：N_Rk,c——混凝土錐體破壞受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值(N)。

N⁰_Rk,c——單根錨栓受拉時，混凝土理想錐體破壞受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值(N)。
γ_Rc,N——混凝土錐體破壞受拉承載力分項系數(shù)，按本規(guī)程表4.3.10采    用。
?_cu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm²)。當(dāng)?_cu,k不小于45N/mm²且 不大于60N/mm²時，應(yīng)乘以降低系數(shù)0.95。
h_ef——錨栓有效錨固深度(mm)。對于膨脹型錨栓及擴(kuò)底型錨栓，為膨脹錐體與孔壁最大擠壓點的深度。
A⁰_c,N——單根錨栓受拉且無間距、邊距影響時，混凝土理想錐體破壞投影面面積(mm2)，按本規(guī)程第6.1.4條的規(guī)定計算。
A_c,N——單根錨栓或群錨受拉時，混凝土實際錐體破壞投影面面積(mm2)，按本規(guī)程第6.1.5條的規(guī)定計算。
ψ_s,N——邊距c對受拉承載力的影響系數(shù)，按本規(guī)程第6.1.6條的規(guī)定計算。
ψ_re,N——表層混凝土因密集配筋的剝離作用對受拉承載力的影響系數(shù)，按本規(guī)程第6.1.7條的規(guī)定計算。
ψ_ec,N——荷載偏心e_N對受拉承載力的影響系數(shù)，按本規(guī)程第6.1.8條的規(guī)定計算。

6.1.4 單根錨栓受拉時，混凝土理想錐體破壞投影面面積A⁰_c,N(圖6.1.4)應(yīng)按下式計算：

A⁰_c,N＝s²_cr,N      (6．1．4)

式中：s_cr,N——混凝土錐體破壞且無間距效應(yīng)和邊緣效應(yīng)情況下，每根錨栓達(dá)到受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的臨界間距(mm)，應(yīng)取為3h_ef。

6.1.5 單根錨栓或群錨受拉時，混凝土實際錐體破壞投影面面積A_c,N，應(yīng)根據(jù)錨栓排列布置情況的不同，分別按下列公式計算：
    1 單根錨栓，靠近構(gòu)件邊緣布置，且c₁不大于c_cr,N時(圖6.1.5-1)

A_c,N＝(c₁＋0．5s_cr,N)s_sr,N     (6.1.5-1)

式中：c₁——方向1的邊距(mm)；
        c₂——方向2的邊距(mm)；
        s₁——方向1的間距(mm)；
        s₂——向2的間距(mm)；
        c_cr,N——混凝土錐體破壞且無間距效應(yīng)及邊緣效應(yīng)情況下，每根錨栓達(dá)到受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的臨界邊距(mm)，應(yīng)取為1.5h_ef。

6.1.6 邊距c對受拉承載力的影響系數(shù)ψ_s,N應(yīng)按下式計算。當(dāng)ψ_s,N的計算值大于1.0時，應(yīng)取1.0。

式中：c——邊距(mm)，有多個邊距時應(yīng)取最小值。

6.1.7 表層混凝土因密集配筋的剝離作用對受拉承載力的影響系數(shù)ψ_re,N應(yīng)按下式計算。當(dāng)ψ_re,N的計算值大于1.0時，應(yīng)取1.0；當(dāng)錨固區(qū)鋼筋間距s不小于150mm時，或鋼筋直徑d不大于10mm且s不小于100mm時，ψ_re,N應(yīng)取1.0。

6.1.8 荷載偏心對受拉承載力的影響系數(shù)ψ_ec,N應(yīng)按下式計算。當(dāng)ψ_ec,N的計算值大于1.0時，應(yīng)取1.0；當(dāng)為雙向偏心時，應(yīng)分別按兩個方向計算，ψ_ec,N應(yīng)取ψ_(ec,N)1·ψ_(ec,N)2。

式中：e_N——受拉錨栓合力點相對于群錨受拉錨栓重心的偏心距(mm)。

（3）計算N_Rd,sp：

由于選用特殊倒錐形化學(xué)錨栓，適用于開裂混凝土的錨栓，且按照開裂混凝土計算承載力，所以可不考慮荷載條件下的劈裂破壞。

3、抗震承載力驗算

《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 145-2013）

8.2.2 后錨固連接控制為錨栓鋼材受拉延性破壞時，應(yīng)滿足下列要求：

     1 單個錨栓

4、承載力驗算：

《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》（JGJ 145-2013）

4.3.5 后錨固連接承載力應(yīng)采用下列設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行驗算：

無地震作用組合：γ₀S≤R_d    (4.3.5-1)
有地震作用組合：γ₀S≤kR_d/γ_RE    (4.3.5-2)
R_d＝R_k/γ_R    (4.3.5-3)

無地震作用組合：

γ0S=1.2*77=92.4KN≤NRd,s=276kKN≤NRD,c=377KN

有地震作用組合：

γ0S=1.0*77=77KN≤0.8*NRd,s=0.8*276=220kKN≤0.8*NRD,c=0.8*377=301KN

滿足要求。

5、倒錐形化學(xué)錨栓通用設(shè)計說明：