ACI318關(guān)于螺栓承載力的介紹

劉 偉 李 萌

(1.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京 100085； 2.中國航天建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100071)

ACI318關(guān)于螺栓承載力的介紹

劉 偉1李 萌2

(1.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京 100085； 2.中國航天建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100071)

詳細(xì)介紹了ACI318附錄D關(guān)于錨固螺栓的承載力計(jì)算方法,以帶彎鉤和帶端板的單根錨固螺栓為例說明了螺栓承載力計(jì)算過程中各種系數(shù)的取值，為今后工程應(yīng)用提供了參考借鑒。

螺栓，彎鉤，端板，承載力

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，柱腳是上部鋼結(jié)構(gòu)與混凝土基礎(chǔ)連接的節(jié)點(diǎn)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的部位，當(dāng)柱腳采用螺栓連接的時(shí)候，足夠的螺栓承載力是結(jié)構(gòu)安全的重要保證。螺栓承載力的影響因素包括混凝土種類、螺栓邊距、埋深、螺栓類型等，ACI318分別提供了螺栓抗拉承載力和抗剪承載力的計(jì)算方法，并利用其組合作用確定了螺栓設(shè)計(jì)承載力。本文以工程中常用的帶彎鉤螺栓和帶端板螺栓為例詳述螺栓承載力的計(jì)算方法(見圖1)。

1 抗拉承載力

拉力作用下，螺栓一般會(huì)發(fā)生四種破壞方式(見表1)，ACI318對(duì)每一種破壞方式均提供了承載力計(jì)算方法，抗拉極限承載力取四者的最小值。

表1 螺栓抗拉破壞方式

1.1 螺栓材料抗拉承載力

1.2 混凝土拉裂承載力

1.3 螺栓抗拔承載力

螺栓的抗拔承載力可以參考實(shí)驗(yàn)值(95%保證率)且不應(yīng)大于NP=8×Abrg×fc′(端板螺栓)或NP=0.9×fc′×eh×da(彎鉤螺栓)，考慮在正常使用情況下混凝土不會(huì)開裂，修正系數(shù)取ψc,P=1.4。其中，Abrg為端板的面積；eh為彎鉤的大小。

1.4 混凝土側(cè)面抗裂承載力

2 抗剪承載力

剪力作用下，螺栓一般會(huì)發(fā)生三種破壞方式(見表2)，ACI318提供了每一種破壞方式的承載力計(jì)算方法，抗剪極限承載力取三者的最小值。

表2 螺栓抗剪破壞方式

2.1 螺栓材料抗剪承載力

螺栓材料抗剪承載力仍由螺栓的截面面積及其材料強(qiáng)度共同決定，抗剪截面計(jì)算面積與抗拉時(shí)的定義一致，抗剪強(qiáng)度取抗拉強(qiáng)度的0.6倍。

2.2 混凝土抗剪承載力

同抗拉破壞相似，基本抗剪承載力與螺栓埋深、直徑、邊距和混凝土型號(hào)有關(guān)，本文討論的兩類螺栓le均按螺栓的有效埋深取值。

2.3 混凝土側(cè)面破裂承載力

ACI318認(rèn)為剪力作用下的側(cè)面破裂承載力是拉力作用下的1倍～2倍，當(dāng)螺栓直徑小于2.5 inch(63 mm)時(shí)kcP=1.0；當(dāng)螺栓直徑大于2.5 inch(63 mm)(含)時(shí)kcP=2.0。此種破壞方式也僅發(fā)生于有端板的螺栓。

3 承載力設(shè)計(jì)值

4 結(jié)語

本文以帶彎鉤和帶端板的地腳螺栓為例，參考ACI318 附錄D總結(jié)了螺栓承載力的計(jì)算方法，其值與螺栓的材料、邊距、埋深、類型及混凝土種類有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮各方面的因素，使其強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

[1] ACI Committee.ACI318 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary[S].

[2] ASTM Committee A307.Standard Specification for Carbon Steel Bolts and Studs[S].

Introduction on bolt bearing capacity of ACI318

Liu Wei1Li Meng2

(1.BeijingBranchCompany,ChinaPetrolumGroupEngineeringDesignCo.,Ltd,Beijing100085,China;2.ChinaSpaceflightConstructionGroupCo.,Ltd,Beijing100071,China)

The paper introduces anchorage bolt bearing capacity calculation methods of the appendix D in ACI318, takes single anchorage bolt with hook and end plate as examples, and finally illustrates coefficient valuing in bolt bearing capacity computation process, which has provided some guidance for engineering application in future.

bolt, hook, end plate, bearing capacity

2014-12-18

劉 偉(1984- )，男，碩士，工程師； 李 萌(1986- )，女，碩士，工程師

1009-6825(2015)06-0047-02

TU471

A