膨胀螺栓选型计算(混凝土)

本计算书的主要计算依据为《JGJ145-2013混凝土结构后锚固技术规程》，所采用的荷载组合根据《GB52012建筑结构荷载规范》及《GB50011-2010建筑抗震设计规范》，所采用的膨胀螺栓尺寸及规格符应合《22795-2008混凝土用膨胀锚栓型式与尺寸》及《JG160-2004混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》，本计算中采胀螺栓的称呼主要是为了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。一、主要参数:仅该填充区域需要输入1.1 主要输入条件:

碳素钢及合金钢 膨胀螺栓螺杆材质螺杆计算小径 D1

膨胀螺栓螺杆力学性能等级70螺杆计算直径D膨胀螺栓规格M16螺杆公称直径d膨胀螺栓名义长度L170mm螺杆计算面积 As

锚栓最小有效锚固相对深度 hef,min/d混凝土强度等级C30抗震设防烈度8混凝土的厚度h:

混凝土需要最小的厚度

端板厚度16mm混凝土厚度是否满足要求

锚栓最小有效锚固深度 hef,min 锚固连接的安全等级:二级

锚固连接重要性系数γ0:1.1锚固承载力抗震调整系数γRE:结构类型结构构件混凝土立方体抗压强度标准值fcu,k20.1

膨胀螺栓连接板在混凝土结构表面上的位置及尺寸参数：

1个

膨胀螺栓连接板的设计尺寸：膨胀螺栓混凝土的设计尺寸：

a176.2mma375mmC1250mma276.2mma475mmC2850mmB1300mmS1147.6mmC3850mmB2300mmS2150mmC4850mm连接板尺寸是否满足要求满足要求连接板距离边界尺寸是否满足要求1.2 载荷数据输入：直接在3D3S（midas、sap2000等）中读取最大支座反力输入即可拉线支座反力：Nx最大：12.70KNNy最大：7.40KNNz最大：总拉力设计值N:19.17KN设计拉力与锚固地面的夹角 α (o)单个锚栓所承受的拉力设计值Nsd=N/n19.17KN单个螺栓设计荷载 - 拉力设计值 NSD14.70KN单个螺栓设计荷载 - 剪力设计值 VSD12.3KN

单个连接板螺栓数量n:

1.3 螺栓主要力学性能参数：

螺栓杆体材料极限抗拉强度标准值 fstk螺栓杆体材料屈服强度标准值 fyk

700450

N/mm2N/mm2

二、膨胀螺栓及混凝土结构构造检查:

2.1 混凝土厚度是否满足锚栓所需要的最小厚度的要求:

允许最小厚度hmin:混凝土的厚度:400.00mm336.00

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：

允许最小厚度hmin：最小螺栓边距：250mm144

2.3 同一连接板上两个螺栓间距离是否满足标准最小值要求:一个螺栓

允许最小间距Smin：两个螺栓螺栓间最小间距:147.6144允许最小间距Smin：四个螺栓螺栓间最小间距:147.6150144

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：允许有效锚固长度与直径比：有效锚固长度与直径比：7.087

2.5 端板厚度是否满足最小计算值：

mmmm

是否满足要求：是否满足要求：是否满足要求：

mmmm

是否满足要求：

端板厚度:16.00mm计算最小厚度hmin：16.00mm是否满足要求：注：以上各项有不满足要求者，需要提供厂家通过国家授权的检测󰀀机构检验分析后给定。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 - 2013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 NRk,s = As x fstk

锚栓钢材破坏受拉承载力分项系数γRs,N:

锚栓钢材破坏受拉承载力设计值 NRd,s =NRk,s/γRs,N地震作用下锚固承载力降低系数k：

经安全性及地震荷载系数系数调整之后单个螺栓钢材破坏受拉承载力设计值 NRd,s:

判断NSD是否小于NRd,s，即锚栓的拉力设计值是否小于锚栓钢材破坏受拉承载力设计值：设计荷载效应与材料承载能力的比值（应力比）：

3.2. 混凝土锥体受拉破坏验算：

本条计算主要根据《JGJ 145 - 2013混凝土结构后锚固技术规程》第6.1.3~6.1.9条

开裂混凝土单根锚栓受拉， 理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准󰀀值N0RK,c =7.0*（fcu,k）0.5 *（hef）1.5：

混凝土锥体破坏时理想临界边长SCr,N = 3hef：

理想化破坏锥体投影面面积A0C,N =S2Cr,N :

根据螺栓及连接板确定的破坏锥体投影面面积AC,N :

一个螺栓AC,N =(C1 +0.5*SCr,N) *SCr,N:两个螺栓AC,N =(C1+S1+0.5*SCr,N) x SCr,N:

四个螺栓AC,N =(C1 + S1 +0.5*SCr,N) x ( S2+*SCr,N):

表层混凝土因密集配筋剥离对受拉承载力的影响系数ψre,N=0.5+hef/200≤1.0 外拉力N相对于群锚重心的偏心距eN:

荷载偏心对受拉承载力的影响系数ψce,N=1/(1+2eN/Scr,N)混凝土锥体破坏受拉承载力分项系数γRc,N:

253008327398.4424838.4

螺栓至连接板最小边距C对受拉承载力的影响系数ψs,N=0.7+0.3*Cmin / CCR,N≤1.0（CCR,N取1.5*hef）

混凝土锥体破坏时混凝土结构受拉承载力标准值NRk,c=N0RK,c*AC,N/A0C,N*ψs,N*ψre,N*ψce,N混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 NRd,c =NRk,c / rRc,N

经安全性及地震荷载系数系数调整之后混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值 NRd,c= NRd,c/(γ0*γRE)

判断NSD是否小于NRd,c，即锚栓的拉力设计值是否小于混凝土锥体破坏时受拉承载力设计值:设计荷载效应与混凝土锥体破坏破坏承载能力的比值（应力比）：

3.3 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：最小边距Cmin250mm不计算劈裂破坏允许最小边距Cmin基材混凝土厚度h：400.00mm不计算劈裂破坏允许最小基材厚度hmin混凝土构件厚度h对劈裂破坏承载力影响系数ψh,sp =(h/hmin )2/3：混凝土劈裂破坏受拉承载力标准值NRk,sp =ψh,spNRk,c：混凝土劈裂破坏受拉承载力分项系数γRsp：

混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值NRd,sp =NRk,sp /γRsp：

经安全性及地震荷载系数系数调整之后混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值NRd,sp =NRd,sp /(γ0*γRE)

判断NSD是否小于NRd,sp，即锚栓的拉力设计值是否小于混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值:设计荷载效应与混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值的比值（应力比）：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 锚栓钢材破坏时的受剪承载力验算

本条计算主要根据《JGJ 145 - 2013混凝土结构后锚固技术规程》第6.1.14条

螺栓破坏时受剪承载力标准值 VRK,s ，计算过程如下

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 VRk,s=0.5fyk*As

螺栓受剪状态

VRk,s：2).有杠杆臂的拉、剪复合受力，VRk,s取下列公式计算的VRk,s1、VRk,s2的较小值：

VRk,s1=VRk,s=0.5fyk*AsVRk,s2=αMMRk,s/lO

被连接件约束系数αM：杠杆臂有效长度 l0：

约束状态完全约束

杠杆臂长度l

α

M ：

30mml0=l+0.5d

锚栓截面抵抗矩Wel=πd3/32=πD3/32(D:螺杆计算直径 )单个锚栓所承受的拉力设计值Nsd=N/n

经安全性及地震荷载系数系数调整之后单个螺栓钢材破坏受拉承载力设计值 NRd,s:单根螺栓抗弯承载力标准值 M0Rk,s = 1.2 Wel x fyk:单根螺栓抗弯承载力设计值MRk,s = M

螺栓破坏时受剪承载力标准值 VRk,s

螺栓破坏时受剪承载力设计值分项系数 rRs,v螺栓破坏时受剪承载力设计值 VRd,s = VRk,s / rRs,V

经安全性及地震荷载系数系数调整之后螺栓破坏时受剪承载力设计值 VRd,s = VRd,s/(γ0*γRE)判断VSD是否小于VRd,s，即锚栓的剪力设计值是否小于螺栓破坏时受剪承载力设计值:设计荷载效应与螺栓破坏时受剪承载力设计值的比值（应力比）：

4.2 锚栓混凝土边缘破坏受剪承载力验算：

本条计算主要根据《JGJ 145 - 2013混凝土结构后锚固技术规程》第6.1.15~6.1.25条根据螺栓在混凝土中的位置，检查是否需要进行锚栓混凝土边缘破坏受剪承载力验算：最小边距Cmin250mm不计算受剪承载力允许最小边距Cmin=10*hef

不计算受剪承载力允许最小边距Cmin=60*d

单根锚栓垂直于构建边缘受剪时，混凝土理想边缘破坏受剪承载力标准值V0Rk,c=1.35*dα*hefβ*fcu,k1/2 *C11.5

0

Rk,s x (1 - Nsd / Nsd,s)

系数α=0.1（lf/C1）0.5,lf取hef，C1取Cmin

系数β=0.1（dnom/C1）0.2,dnom取公称直径d，C1取Cmin

单根锚栓受剪承载力理想边缘破坏侧向的投影面面积A0c,v=4.5*C12锚栓受剪承载力实际边缘破坏侧向的投影面面积Ac,v

一根锚栓Ac,v=1.5C1（1.5C1+C2)两根锚栓Ac,v=（3C1+S1）h

四根锚栓Ac,v=（1.5C1+S2+C2）h

281250336600336600

1/2

边距比c2/c1对受剪承载力的降低影响系数ψs,v=0.7+0.3C2/(1.5*C1)边距与构件厚度比 c1/h 对受剪承载力的提高影响系数ψh,v=（1.5C1/h）荷载偏心对群锚受剪承载力的降低影响系数ψec,v =1/(1+2ev/3C1)未裂混凝土及锚固区配筋对受剪承载力的提高影响系数ψre,v

构件边缘混凝土破坏时受剪承载力标准值VRk,c=V0Rk,c*(Ac,v/A0c,v)*ψs,v*ψh,v*ψα,v*ψec,v*ψre,v混凝土边缘破坏时受剪承载力设计值分项系数 rRc,v混凝土边缘破坏受剪承载力设计值 VRd,c = VRk,c / rRc,V

经安全性及地震荷载系数系数调整之后混凝土边缘破坏受剪承载力设计值 VRd,c = VRd,c/(γ0*γRE)判断VSD是否小于VRd,s，即锚栓的剪力设计值是否小于混凝土边缘破坏时受剪承载力设计值:设计荷载效应与混凝土边缘破坏时受剪承载力设计值的比值（应力比）：

剪力角度α对受剪承载力的影响系数ψα,v=(1/(cosαv)2+(sinαv/2.5)2)1/2

4.3 锚栓混凝土剪撬破坏受剪承载力验算：

本条计算主要根据《JGJ 145 - 2013混凝土结构后锚固技术规程》第6.1.15~6.1.25条锚固深度hef对VRd,cp影响系数k

混凝土剪撬破坏时的受剪承载力标准值VRd,cp=k*NRk,c

混凝土剪撬破坏时受剪承载力设计值分项系数rRc,p混凝土剪撬破坏受剪承载力设计值 VRd,cp = VRk,cp / rRc,p

经安全性及地震荷载系数系数调整之后混凝土剪撬破坏受剪承载力设计值 VRd,cp = VRd,cp/(γ0*γRE)判断VSD是否小于VRd,cp，即锚栓的剪力设计值是否小于混凝土剪撬破坏时受剪承载力设计值:设计荷载效应与混凝土边缘破坏时受剪承载力设计值的比值（应力比）：

五、膨胀螺栓及混凝土结构受拉及受剪复合承载力验算

本条计算主要根据《JGJ 145 - 2013混凝土结构后锚固技术规程》第6.1.28~6.1.29条

22

拉剪复合受力下锚栓或植筋钢材破坏时的承载力：(Nsd/NRd,s)+(Vsd/VRd,s)≤1拉剪复合受力下混凝土破坏时的承载力：(Nsd/NRd,c)1.5+(Vsd/VRd,c)1.5≤1六、膨胀螺栓及混凝土结构验算的最终结果汇总：膨胀螺栓及混凝土受拉承载能力验算：3.1锚栓受拉钢材破坏计算：3.2混凝土锥体受拉破坏验算：3.3混凝土的劈裂破坏承载力：膨胀螺栓及混凝土受剪承载能力验算：4.1锚栓钢材破坏时的受剪承载力验算：4.2锚栓混凝土边缘破坏受剪承载力验算：4.3锚栓混凝土剪撬破坏受剪承载力验算：

膨胀螺栓及混凝土结构受拉及受剪复合承载力验算：拉剪复合受力下锚栓或植筋钢材破坏时的承载力：拉剪复合受力下混凝土破坏时的承载力：

应力比是否满足要求0.31满足要求0.73满足要求应力比是否满足要求0.52满足要求0.42满足要求0.21满足要求应力比是否满足要求0.20满足要求0.60满足要求0.53满足要求

所采用的荷载组合根据《GB50009-膨胀螺栓尺寸及规格符应合《GB/T扩孔型建筑锚栓》，本计算中采用膨螺栓或锚栓。区域需要输入

13.84mm16mm24mm

150.36

mm2

7400.00mm336.00mm满足要求168.00mm

1.00

连接板类型:A

请输入螺栓至混凝土边距C1

无边界混凝土，假定5倍膨胀螺栓名义长度L无边界混凝土，假定5倍膨胀螺栓名义长度L无边界混凝土，假定5倍膨胀螺栓名义长度L

满足要求12.30KN

50.08

o

满足要求满足要求满足要求

满足要求满足要求满足要求满足要求

膨胀螺栓示意图

一个螺栓A型 二个螺栓A型

寸是否满足要求反力输入即可

是否满足要求：是否满足要求：是否满足要求：

是否满足要求：

是否满足要求：满足要求

105.251.380.96173.60满足要求0.20

60.97504.00254016.00253008.00

0.997619048

10.001.003.081.1827.0624.60满足要求0.60

需要7563361.12326047291.193.030.4027.63满足要求0.53

KNKNKN

KNmmmm2mm2

KNKNKN

mmmmKNKNKN

1)33.837.1333.837.13245401.9219.1773.60217036.80160521.8133.831.326.0223.66满足要求0.52

需要1680144042781.040.080.06281250.00281250.00

1 11.4111.0080363.62

2.532.1529.22满足要求0.42

KNKNKNKN

mmmm3KNKNN.mmN.mmKNKNKNmmmmN

mm

2

mm2

N

KNKN

2162.372.564.9559.04满足要求0.21

0.310.73KN

KNKN满足要求满足要求

四个螺栓A型

140145150175180190200215220240250