化学螺栓安装技术手册.doc

1、化学螺栓安装技术手册一、 植筋胶安装步骤、建议钻孔直径、固化时间1-1 使用 植筋胶安装步骤1、先采用冲击钻或无损取孔钻一个孔径、深度适当的孔。2、用刷子将孔壁的尘屑反复清刷。3、用强风彻底清洁孔壁。再重复第 2 及第 3 步至少三次以上，不要留下尘土或泥浆。4、使用新的腔筒或喷嘴时，先挤出锚固剂待其成均匀灰色后方可开始使用。把喷嘴伸至洞底，挤出锚固剂达一半洞深。5、用手将备好的钢筋或螺杆旋转着缓缓插入洞底，使得锚固剂均匀地附着在钢筋或螺杆表面及缝隙中。6、参考植筋胶固化时间表进行安装。到达推荐固化时间后，可进行混凝土浇筑或螺栓安装紧固。1-2 安装钢筋时建议钻孔直径钢筋直径 （mm） 10

2、12 14 16 18 20 22 25 28 32 40建议钻孔直径 D（mm） 13 16 18 20 22 25 28 32 35 40 50备注：建议钻孔直径是使用植筋胶时的最佳推荐值，可根据实际情况选用最接近钻头。1-3 植筋胶安装固化时间表环境温度 允许安装时间 Min（分钟） 允许拉力承载时间 Hr（小时） 允许拧紧安装时间 Hr（小时） 完全固化时间 Hr（小时）32 5 1 3 2420 7 1 3 24植筋锚栓安装技术手册第 1 页 16 10 1.5 3.5 2410 20 2 4 364 45 3 5 48备注：1、允许拉力承载时可达锚固结合力的 50%；2、固化时间已

3、考虑最大工作载荷 2 倍的安全系数；3、基材潮湿时，承载及固化时间需相应延长（通常为基材干燥时的 2 倍） 。二、受力安全概念2-1 安全概念理论/欧洲规范在本手册中，我们使用了两种安全概念：普遍安全概念（混凝土和其他材料）分项安全概念（仅针对混凝土）2-1-1 普遍安全概念根据这一概念，我们须证明锚固件荷载推荐值 Frec 大于实际作用荷载 Sact即： SactF rec （2-1-1）其中： Frec= N （2-1-2）kRRk：抗力特征值：普遍安全因子2-1-2 分项安全概念（欧洲规范 2 和 3）总则：对于锚固件的计算，采用分项安全因子，我们须证明荷载设计值 Sd小于抗力设计值 R

4、dSdR d （2-1-3）其中： Sd =Sk* F N （2-1-4）Sk：荷载特征值植筋锚栓安装技术手册第 2 页 F：分项安全因子抗力设计值 Rd 是用来计算混凝土破坏和钢材破坏时的拉力、剪力及合力荷载的Rd = N （2-1-5）MkRk：抗力特征值 M：分项安全因子2-2 荷载的分类作用在锚固系统上的荷载通常分静态荷载和可变荷载：a、静态荷载荷载恒定，不随时间变化而改变b、可变荷载荷载随时间的变化而改变，根据其振幅和频率又可分为振动荷载，即低振幅、高频率的可变荷载（如机械设备马达的振动）动态荷载，即随时间的变化产生高振幅或负荷载的或变荷载（如风动的影响）冲击荷载，即瞬间施加的荷载而

5、根据荷载的作用方式，以上荷载还可分为永久荷载和偶然荷载永久荷载，即持续作用的荷载偶然荷载，即在一次或几次有限时间内产生的荷载永久荷载与偶然荷载在考虑安全因子时将予以区别对待2-3 锚固系统的破坏状况化学粘结锚固系统包括紧固元件（钢筋或螺栓）和化学粘结剂。双组份化学成份经充分混合后注入钻孔中，固化后与紧固元件和基材间产生两部分结合力：植筋锚栓安装技术手册第 3 页 紧固件与化学粘结剂之间的粘结化学粘结剂与构件基材之间的粘结这种化学粘结锚固形式对基材不会产生应力附加挤压作用在锚固系统中，锚件的破坏形式通常有三种状况，即钢材的破坏、锚固粘结剂的破坏以及混凝土基材的破坏。对于在钢筋混凝土中种植钢筋来说

6、，依据欧洲规范，在确保锚固基本埋植深度（最小值为 10 倍钢筋直径）时，锚固系统一般将出现钢材及粘结剂的破坏形式。2-4 基材构件的不同状况2-4-1 基材构件为钢筋混凝土在使用植筋胶锚固剂进行植筋时，都将基材构件当作钢筋混凝土来考虑。而对于钢筋混凝土构件，其拉力是由连接钢筋通过钢筋与混凝土之间的粘结力传递给预埋钢筋的，因此间距与边距并非重要因素。换句话说，在浇筑混凝土时，须保证混凝土在钢筋之间能够充分通过且很好地与钢筋进行粘结，以保证植筋在混凝土中有效地传递粘结力。因此，间距与边距须满足钢筋混凝土本身的要求。植筋的最小净边距为混凝土的池小保护层厚度；而钢筋间的最小净距则须大于或等于钢筋的直径

7、或最小 20mm，当钻孔直径超过 32mm 时，此净距则须大于或等于钻孔直径加 5mm。至于基材构件的最小厚度，则需满足下列关系：当钻孔直径 D12mm th+40mm12D25mm th+50mm25D35mm th+60mm35D40mm th+70mm40D50mm th+80mm植筋锚栓安装技术手册第 4 页 D50mm th+100mm2-4-2 基材构件为素混凝土在使用植筋胶锚固剂进行螺杆锚固，或当基材构件为素混凝土，或不能确定是否为钢筋混凝土时，我们将上述情况作为锚固理论进行考虑。即锚件的受力是通过连接锚件直接传递给混凝土的，因此，受力值在传递过程中将受混凝土强度、锚件的埋植深度

8、、间距及边距的影响。这些影响关系参见后面 4-2-4、4-2-5 、 4-2-6 和 4-2-7 节。对于基材构件的最小厚度，则与 2-4-1 节中钢筋混凝土的情况相同。三、植筋胶植筋技术资料3-1 概述在前面 2-3 节中，对锚固系统中锚件的破坏形式作了简单的讨论。在钢筋混凝土中进行植筋时，依据欧洲规范，在确保钢筋锚固的基本埋植深度（最小值为 10 倍钢筋直径）时，锚固系统一般将出现钢材及粘结剂的破坏形式，这里我们将对上述两种破坏形式的锚固力进行理论计算。而对于锚固系统的剪力值，是由钢筋材质的剪力值所决定的，因此，在这部分中仅讨论拉力值。3-2 理论计算钢材破坏及粘结剂破坏时，锚固力的理论计

9、算公式详见如下：3-2-1 钢材破坏时轴向拉力特征值：NRK，s =AO*fuk=*（d/2） 2*fuk=/4*d 2*fuk （3-2-1）其中： d钢筋直径（mm ）植筋锚栓安装技术手册第 5 页 fuk钢筋屈服拉力特征值（N/mm 2）3-2-2 粘结剂破坏时在化学锚固系统中，锚固粘结破坏通常可能由两个方面造成的，一是紧固元件（钢筋或螺杆）与粘结剂之间的界面发生破坏，另一是粘结剂与构件基材孔壁之间界面发生破坏。在植筋胶粘结剂锚固钢筋时，其粘结强度是由粘结剂与构件基材孔壁的接触面积起控制作用的。可由下列公式计算得出：锚固结合力特征值Fk=*D*L*A （ 3-2-2）其中：D钻孔直径（m

10、m）L埋植深度（mm）A综合相关因子（N/mm 2）与基材强度等级和植筋胶有关上述公式中，综合相关因子 A 可由下表查出：混凝土强度等级 C16/20 C20/25 C25/30综合相关因子A（N/mm 2） 6.0 6.9 8.0注:综合相关因子 A 与混凝土构件(圆柱体) 抗压强度 fck，cyl 有关，A=0.94* 3/2,cubkf3-3 植筋胶在钢筋混凝土中种植钢筋时锚固力特征值、设计值及推荐值3-3-1 特征值植筋胶锚固力特征值可根据前面公式（3-2-2）得出，即：Fk=*D*L*A N （3-3-1）对于锚固系统来说，其特征值应取锚固力特征值与钢筋屈服拉力特征值NRK，s （3

11、-2-1 ）中的较小值，即：植筋锚栓安装技术手册第 6 页 Rk=MINFk，N Rk，s （3-3-2 ）3-3-2 设计值根据公式（2-1-5） ，植筋胶锚固力设计值可得出：Fd=Fk/ b=*D*L*A/ b N （3-3-3 ）钢筋屈服拉力设计值为NRk，s = NRk，s / s N （3-3-4）其中分项安全系数 b=1.5， s=1.15对于锚固系统来说，其设计值应取锚固力特征值与钢筋屈服拉力设计值NRk，s 中的较小值，即，Rd=MINFk，N Rk，s （3-3-5 ）3-3-3 推荐值将设计值荷载分项安全因子，即可得到推荐适用荷载，取 G = Q =1.5。Frec=Rd/

12、 Q （ 3-3-6）由此，可根据上述公式（3-3-2） 、 （3-3-4 ） 、 （3-3-5 ） ，列出植筋胶锚固力特征值、设计值以及推荐适用荷载三个表。四、植筋胶螺杆锚固技术资料4-1 基本技术数据对于在 C30（f yk，cub 150=30N/mm2）的素混凝土中，安装 G5.8 级螺杆时的拉力及剪力的特征值、设计值和推荐值见下表：荷载特征值（N/mm 2）荷载设计值（N/mm 2）荷载推荐值（N/mm 2）螺杆直径（ mm）钻孔直径（mm）埋植深度（ mm） 拉力NRK，C剪力VRK，C拉力NRd，C剪力VRd，C 拉力 Nrec 剪力 VrecM8 10 80 17.0 10.2

13、 10.6 7.9 7.6 4.6M10 12 90 27.5 16.5 17.2 12.6 12.3 7.4植筋锚栓安装技术手册第 7 页 M12 14 110 40.0 24.0 25.0 18.3 17.9 10.7M16 18 125 75.5 45.3 47.2 34.6 33.7 20.2M20 25 170 118.0 70.8 73.8 54.0 52.7 31.6M24 28 210 170.0 102.0 106.3 77.8 75.9 45.5M30 35 280 271.9 163.1 169.9 124.6 121.4 72.84-2 锚栓的设计4-2-1 锚栓受力值

14、的计算在锚固系统中，螺栓的轴向拉力为 Nd，剪力为 Vd，合力为 Fd，合力角度为 ，有下列关系：Fd=（N d2+Vd2） 1/2 （4-2-1）=arctg（V d/Nd） （4-2-2）为了方便，我们将合力的角度简化定义如右图：4-2-2 合力速查表由锚栓受力的合力值及合力角度可在速查表中直接选取相应的锚栓。（4-2-3）4-2-2-1 镀锌碳钢螺杆（G5.8 级）合力速查表 11.8 钢材破坏合 力 特 征 值 FRk(mm) 合 力 设 计 值 FRd(mm)30合 力 45合 力 60合 力 30合 力 45合 力 60合 力螺 杆直 径(mm)埋植深 度(mm) C20 / 25

15、 C30 /37 C20 /25 C30 /37 C20 /25 C30 /37 C20 /25 C30 /37 C20 /25 C30 /37 C20 /25 C30 /37M8 80 11.8 11.8 10.3 10.3 9.3 9.3 7.4 7.4 6.4 6.4 5.8 5.8M10 90 19.1 19.1 16.7 16.7 15.0 15.0 11.9 11.9 10.4 10.4 9.4 9.4M12 110 27.7 27.7 24.3 24.3 21.8 21.8 17.3 17.3 15.2 15.2 13.6 13.6M16 125 44.8 52.4 39.8 4

16、5.8 37.0 41.2 20.8 32.8 18.5 28.6 17.2 25.8M20 170 70.0 81.8 62.1 71.6 57.8 64.4 32.6 51.1 28.9 44.8 26.9 40.3M24 210 100.8 117.9 89.5 103.1 83.2 92.7 46.9 73.7 41.6 64.4 38.7 57.9M30 280 162.1 188.5 143.6 164.8 133.4 148.3 75.4 117.8 68.8 103.0 62.0 92.74-2-2-2 不锈钢（A4）螺杆合力速查表合力特征值速查表： 15.9 钢材破坏合力特征

17、值 FRk(mm)30合 力 45合 力 60合 力螺 杆直 径(mm)埋 植深 度(mm) C20 / 25 C30 /37 C40 /50 C20 / 25 C30 /37 C40 /50 C20 / 25 C30 /37 C40 /50FRdF d植筋锚栓安装技术手册第 8 页 M8 80 15.9 15.9 15.9 13.9 13.9 13.9 12.5 12.5 12.5M10 90 25.6 25.6 25.6 22.4 22.4 22.4 20.2 20.2 20.2M12 110 37.4 37.4 37.4 32.7 32.7 32.7 29.4 29.4 29.4M16

18、125 50.9 56.7 70.5 48.0 51.5 61.7 46.9 48.8 55.5M20 170 79.5 88.6 110.2 75.0 80.4 96.3 73.2 76.2 86.7M24 210 114.6 127.6 158.6 108.0 115.9 138.7 105.5 109.7 124.8M30 280 181.2 181.2 181.2 158.5 158.5 158.5 142.6 142.6 142.6合力设计值速查表:合力特征值 FRd(mm)30合 力 45合 力 60合 力螺 杆直 径(mm)埋 植深 度(mm) C20 / 25 C30 /37

19、C40 /50 C20 / 25 C30 /37 C40 /50 C20 / 25 C30 /37 C40 /50M8 80 8.0 8.0 8.0 7.0 7.0 7.0 6.3 6.3 6.3M10 90 12.8 12.8 12.8 11.2 11.2 11.2 10.1 10.1 10.1M12 110 18.7 18.7 18.7 16.4 16.4 16.4 14.7 14.7 14.7M16 125 23.7 26.4 35.3 22.3 24.0 30.9 21.8 22.7 27.8M20 170 37.0 41.2 55.1 34.9 37.4 48.2 34.0 35.4

20、 43.4M24 210 53.3 59.3 79.3 50.2 53.9 69.4 49.1 51.0 62.4M30 280 90.6 90.6 90.6 79.3 79.3 79.3 71.3 71.3 71.34-2-3 影响因素根据植筋胶锚固理论，在素混凝土中，锚栓的受力是由所安装的锚件传递到混凝土中的。在混凝土破坏极限状况下，其传递的受力值与混凝土锥形破坏时的尺寸有关，即受到混凝土强度等级、锚固深度、边距及间距等因素有关。FRd，c =Frec*fT*fB，N *fs*fc （ 4-2-4）其中： fT，锚件埋深影响系数fB，N ，混凝土强度影响系数fs，锚件间距影响系数fc，锚件

21、边距影响系数植筋锚栓安装技术手册第 9 页 4-2-4 埋深影响系数 fT锚固受力的影响系数与锚件的埋深有下列关系：其中： hact，锚件实际埋深hef，锚件基本埋深满足： hefh act2 h ef4-2-5 混凝土影响系数 fB，N混凝土基材的强度等级对锚固受力的影响系数见下表：混凝土强度等级 圆柱体抗压强度fck， cyl（N/mm 2）立方体抗压强度fck，cub （N/mm 2）影响系数 fB，NC20/25 20 25 0.95C25/30 25 30 1.00C30/37 30 37 1.05C35/45 35 45 1.12C40/50 40 50 1.20C45/55 45

22、 55 1.25C50/60 50 60 1.304-2-6 锚固间距影响系数 fs在锚固安装中，两锚件轴向中心线之间的距离称为间距 S，根据植筋胶锚固安装理论，最小间距 Sm 为基本埋深 hef 的一半时，锚固间距的影响系数为fs=0.7；间距大于基本埋植深度 hef 的 1.5 倍时，影响系数 fs=1，有以下关系：螺杆直径 基本埋深 边距 S（mm）M8 80 40 53 66 80 93 104 120M10 90 45 60 74 90 104 117 135M12 110 55 73 91 110 127 143 165M16 125 63 83 103 125 145 162 1

23、87M20 170 85 102 141 170 197 221 255M24 210 105 126 147 210 243 273 315fT=hact/heffs=0.55+0.3S/hef植筋锚栓安装技术手册第 10 页 4-2-7 锚固边距影响系数 fc在锚固安装中，单个锚件轴向中心线与构件最近边缘之间的距离称为边距C。边距又分为两种情况：锚件中心到不承受荷载边缘的距离为边距 C1，而到承受荷载边缘的距离为边距 C2。4-2-7-1 边距 C1 的影响系数 fC1对于边距 C1，根据植筋胶锚固安装理论，最小边距 C1min 为锚件基本埋深hef 的一半时，锚固边距 C1 的影响系数为

24、 fC1=0.6；而边距大于基本埋植深度 hef时，影响系数 fC1=1，有以下关系：螺杆直径 基本埋深 边距 C1（mm）M8 80 40 50 60 70 80M10 90 45 56 67 79 90M12 110 55 69 82 96 110M16 125 63 78 94 109 125M20 170 85 106 127 149 170M24 210 105 131 157 184 210M30 280 140 175 210 245 280fC1 0.6 0.7 0.8 0.9 1.04-2-7-2 边距 C2 的影响系数 fC2对于边距 C2，根据植筋胶锚固安装理论，最小边距

25、 C2min 为锚件基本埋深hef 一半时，锚固边距 C2 的影响系数为 fC2=0.4；而边距大于基本埋植深度的1.3ef 时，影响系数 fC2=1，有以下关系：M30 280 140 187 234 280 327 374 420fs 0.7 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00螺杆直径 基本埋深 边距 S（mm）M8 80 40 51 61 72 83 93 104M10 90 45 57 69 81 93 105 117fC=fC1*fC2fC1=0.2+0.8 C1/heffC2=0.025+0.75C2/hef植筋锚栓安装技术手册第 11 页 4-3 锚固锚栓

26、抗力的验算在锚栓系统设计时，结合 4-2-3 节中所讨论的影响系数，对锚栓的抗拉力设计值、抗剪力设计值及合力设计值进行验算。4-3-1 抗拉力设计值NRd，c =NR， rec*fT*fB，N *fs*fc （4-3-1）NRd=Min NRd，c ，N Rd，s （4-3-2）4-3-2 抗剪力设计值V Rd，c =VR，rec * fs*fc （4-3-3 ）VRd=Min VRd，c ，V Rd，s （4-3-4）4-3-3 抗力的验算抗拉力： 抗剪力： 合力： 4-4 螺杆的机械性能材质 M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30受力截面积 As（mm 2） - 32.7 5

27、2.8 77.0 125.3 227.0 326.9 522.8弹性截面模数Wel（mm 3） - 26.3 54.1 95.3 247.0 482.3 833.5 1686.0G5.8 520 520 520 520 520 520 520极限抗拉强度fuk（N/mm 2） A4 700 700 700 700 700 700 700G5.8 420 420 420 420 420 420 420屈服强度 fyk（N/mm 2） A4 350 350 350 350 350 350 350弯矩特征值 G5.8 16.4 33.8 59.4 154.1 301.0 520.1 1052.1M1

28、2 110 55 70 84 99 114 128 143M16 125 63 80 96 113 129 146 162M20 170 85 108 130 153 176 198 221M24 210 105 133 161 189 217 245 273M30 280 140 177 215 252 289 327 364fs 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0NdN Rd VdV Rd1sin*cos*5.5.1 RdRdVFF植筋锚栓安装技术手册第 12 页 Mork，s（Nm） A4 22.1 45.5 80.0 207.4 405.2 700.1 1011.6

29、G5.8 7.8 15.6 27.3 69.4 135.0 234.0 469.0弯矩推荐值 M（Nm）A4 9.4 18.7 32.8 83.3 162.0 252.0 313.0G5.8 11.9 19.3 28.1 45.8 82.9 119.4 190.9抗拉力设计值NRd， s（ KN） A4 10.0 16.1 23.4 38.1 69.1 99.5 159.1G5.8 7.2 11.6 16.9 27.5 49.7 71.6 114.6抗剪力设计值VRd， s（ KN） A4 6.0 9.6 14.1 22.9 41.5 59.7 95.5螺杆材质：G5.8，即指 G5.8 级镀

30、锌碳钢，符合标准：NF EN20898-1A4，即指不锈钢 A4-7 AISI 316L/ISO A4，符合标准：NF EN25100-0抗拉力、抗剪力设计值计算：N Rd，s =As*fyk/1.15；V Rd，s =0.6*As*fyk/1.154-5 螺杆安装技术资料M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30钻孔直径 D（mm） 10 12 14 18 25 28 35基本埋植深度 hef（mm） 80 90 110 125 170 210 280构件最小厚度 tmin（mm） 120 130 160 175 220 270 340被固定物最大厚度tfix（mm） 15 20

31、25 35 65 63 70被固定物开口直径 df（mm） 9-11 12-13 14-15 18-19 22-26 26-29 33-36最小安装间距 S（mm ） 40 45 55 63 85 105 140最小安装边距C1，C2（mm） 40 45 55 63 85 105 140最大拧紧力矩 Tinst（Nm） 10 20 30 60 120 200 400五、 其他资料5-1 植筋胶用量计算在使用植筋胶化学植筋锚固剂时，可根据钻孔直径 D、埋植深度 L 以及钢筋或螺杆直径 d 的大小，计算出其理论用量 V（体积） 。V=/4*（D 2-d2）*L10 -3 ml （5-1-1 ）但在

32、操作时，我们推荐将胶水注入钻孔深度的一半，即实际注胶量为钻孔植筋锚栓安装技术手册第 13 页 容积的一半。另外由于施工条件、操作的熟练程度不同，在实际安装过程中会产生一些损耗。当考虑 15%的损耗时，下列公式可计算出每个锚固孔所需实际用量。每个锚固孔实际所需的用量为：V=1.15*0.5*/4*D 2*L10-3 ml （5-1-2）化学螺栓的计算资料(化学螺栓计算)喜利得公司-HAS-R 不锈钢螺杆化学胶管规格 孔深 螺杆长度 最大固定厚度 N V 最大扭矩H1(mm) L（mm） T(mm) (Kn) (Kn) NmM8 80 110 14 7.4 7.9 12M10 90 130 21

33、9.9 9.0 25M12 110 160 28 14.1 13.1 40M16 125 190 38 20.6 24.7 100M20 170 240 48 37.4 38.6 200M24 210 290 54 53.9 55.6 200喜利得公司-镀锌螺杆化学胶管规格 孔深 螺杆长度 最大固定厚度 N V 最大扭矩H1(mm) L（mm） T(mm) (Kn) (Kn) NmM8 80 110 14 7.4 56 18M10 90 130 21 9.9 9.2 35M12 110 160 28 14.1 13.1 60M16 125 190 38 20.6 24.7 120M20 170

34、 240 48 37.4 38.6 260M24 210 290 54 53.9 55.6 450注：1、 N=混凝土强度 25N/MM2 的安全静拉力；2、 V=混凝土强度 25N/MM2 的安全静拉力.化学螺栓计算 采用慧鱼 5.8 级镀锌钢螺杆，C30 砼单个螺杆抗拉承载力设计值 M24=80.3KN,M16=31.9KN，单个螺杆抗剪承载力设计值为 M24=73.5KN，M16=32.6KN。相关参数为：M=78.63KN.m N=4KN V=79KN选取最危险反力，按有剪力、法向拉力和弯矩共同作用验算预埋件（公式见钢结构设计规范GB50017-2003 的公式 7.2.1-89）植筋锚栓安装技术手册第 14 页 1.在弯距 M 的作用下，最外排螺栓 1 的拉力最大，N1= = =56.2KN因此，在弯距 M 和法向拉力 N 的作用下，最外排螺栓 1 的拉力为Nt= N1+N=56.2+4=60.2KN Nt =80.3KN,满足要求。每个螺栓承受的剪力 NV = = =9.9KN =73.5KN，满足式 7.2.1-9 的要求。2.在弯距 M、法向拉力 N、剪力 V 的共同作用下，按弯剪联合作用验算螺栓强度：满足式 7.2.1-8 的要求。