一、规范
1. 《钢结构设计标准》12.7.6条条文说明:地脚螺栓的锚固长度不宜小于20d,当螺栓直径超过40mm时,地脚螺栓端部应该焊接锚板,锚固长度不宜小于12d。
2. 《高层民用建筑钢结构技术规程》8.6.1-4条:
钢柱柱脚的底板均应布置锚栓按抗弯连接设计,锚栓埋入长度不应小于其直径的25倍,锚栓底部应设锚板或弯钩,锚板厚度宜大于1.3倍锚栓直径。
3.《门式钢架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015第10.2.15-4条:
柱脚锚栓应采用Q235或Q345钢制作。锚栓端部应设置弯钩或锚件,且应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的相关规定。锚栓的最小锚固长度la(投影长度)应符合表10.2.15的规定,且不应小于200mm。锚栓直径d不宜小于24mm,且应采用双螺母。
4. 《钢结构设计手册》脚锚栓埋入混凝土基础中的长度一般取25倍锚栓直径,在锚底部应设弯钩或锚板。锚栓端部直钩的长度不小于4倍的锚直径,锚板度不小于 1.3 倍的锚栓直径。
二、破坏模式控制
锚栓抗拉设计强度降低的原因在于:考虑撬力的影响、柱脚锚栓受力不均匀以及锚栓工作条件和预埋质量等;我国规范对钢柱脚未考虑基础混凝土的开裂破坏,通过折减抗拉设计强度保证锚栓的安全性。
1. 端部构造:必须设置弯钩或锚板,分散局部应力,避免混凝土崩裂;
2. 混凝土强度:等级越高,抗拉拔能力越强;
3. 边距约束:最小边距需≥5d,防止劈裂破坏;见三。
4. 设计建议优先优化端部构造:采用锚板替代弯钩,可缩短锚固长度至12d~15d(直径>40mm时);
5. 验算混凝土承载力:重点校核锥体崩裂及劈裂破坏,而非依赖长度冗余;
三、边距:
1. 《地脚螺栓(锚栓)通用图》(HG/T 21545-2006) 5.9条一次性埋入的锚栓中心至基础边缘的距离不应小于4d(d为锚栓直径),且不应小于150mm(d≤20mm时不小于100mm),并不小于锚板宽度的1/2加50mm。
2. 《化工设备基础设计规定》(HG/T 20643-2012) 3.0.8条当地脚螺栓为埋入式时,其中心线至基础边缘距离不应小于4d,且不应小于100mm(当d>20mm时不应小于150mm)和不小于锚板宽度之半加50mm。
3.《石油化工塔型设备基础设计规范》(SH/T 3030-2009) 10.3.1条、10.4.11条地脚螺栓中心到边缘距离不应小于4倍地脚螺栓直径,也不应小于150mm。
4.《机械工业厂房结构设计规范》(GB50906-2013) 7.4.3条地脚锚栓中心到基础顶面边缘的距离,宜大于地脚螺栓直径的5倍,且应大于150mm。
四、外露长度计算:
外露部分需满足安装调平与紧固需求,包含三部分:
二次灌浆层厚度(≥50mm);
柱脚底板+垫片厚度;
螺栓顶部套丝长度(单螺母1.5d~2.5d,双螺母2d~3d)。
总外露长度宜为6d~8d。
五、地脚螺栓锚固长度加长会对柱子的受力产生什么影响?
锚栓中的轴向拉应力分布是不均匀的,成倒三角型分布,上部轴向拉应力最大,下部轴向拉应力为0。随着锚固深度的增加,应力逐渐减小,最后达到25~30倍直径的时候减小为0。 因此锚固长度再增加是没有什么用的。只要锚固长度满足上述要求,且端部设有弯钩或锚板,基础混凝土一般是不会被拉坏的。