ACI318关于螺栓承载力的介绍

刘 伟 李 萌

(1.中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京 100085； 2.中国航天建设集团有限公司，北京 100071)

ACI318关于螺栓承载力的介绍

刘 伟1李 萌2

(1.中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京 100085； 2.中国航天建设集团有限公司，北京 100071)

详细介绍了ACI318附录D关于锚固螺栓的承载力计算方法,以带弯钩和带端板的单根锚固螺栓为例说明了螺栓承载力计算过程中各种系数的取值，为今后工程应用提供了参考借鉴。

螺栓，弯钩，端板，承载力

0 引言

钢结构设计中，柱脚是上部钢结构与混凝土基础连接的节点，是结构设计中非常重要的部位，当柱脚采用螺栓连接的时候，足够的螺栓承载力是结构安全的重要保证。螺栓承载力的影响因素包括混凝土种类、螺栓边距、埋深、螺栓类型等，ACI318分别提供了螺栓抗拉承载力和抗剪承载力的计算方法，并利用其组合作用确定了螺栓设计承载力。本文以工程中常用的带弯钩螺栓和带端板螺栓为例详述螺栓承载力的计算方法(见图1)。

1 抗拉承载力

拉力作用下，螺栓一般会发生四种破坏方式(见表1)，ACI318对每一种破坏方式均提供了承载力计算方法，抗拉极限承载力取四者的最小值。

表1 螺栓抗拉破坏方式

1.1 螺栓材料抗拉承载力

1.2 混凝土拉裂承载力

1.3 螺栓抗拔承载力

螺栓的抗拔承载力可以参考实验值(95%保证率)且不应大于NP=8×Abrg×fc′(端板螺栓)或NP=0.9×fc′×eh×da(弯钩螺栓)，考虑在正常使用情况下混凝土不会开裂，修正系数取ψc,P=1.4。其中，Abrg为端板的面积；eh为弯钩的大小。

1.4 混凝土侧面抗裂承载力

2 抗剪承载力

剪力作用下，螺栓一般会发生三种破坏方式(见表2)，ACI318提供了每一种破坏方式的承载力计算方法，抗剪极限承载力取三者的最小值。

表2 螺栓抗剪破坏方式

2.1 螺栓材料抗剪承载力

螺栓材料抗剪承载力仍由螺栓的截面面积及其材料强度共同决定，抗剪截面计算面积与抗拉时的定义一致，抗剪强度取抗拉强度的0.6倍。

2.2 混凝土抗剪承载力

同抗拉破坏相似，基本抗剪承载力与螺栓埋深、直径、边距和混凝土型号有关，本文讨论的两类螺栓le均按螺栓的有效埋深取值。

2.3 混凝土侧面破裂承载力

ACI318认为剪力作用下的侧面破裂承载力是拉力作用下的1倍～2倍，当螺栓直径小于2.5 inch(63 mm)时kcP=1.0；当螺栓直径大于2.5 inch(63 mm)(含)时kcP=2.0。此种破坏方式也仅发生于有端板的螺栓。

3 承载力设计值

4 结语

本文以带弯钩和带端板的地脚螺栓为例，参考ACI318 附录D总结了螺栓承载力的计算方法，其值与螺栓的材料、边距、埋深、类型及混凝土种类有关，设计时应综合考虑各方面的因素，使其强度满足设计要求。

[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

刘 伟(1984- )，男，硕士，工程师； 李 萌(1986- )，女，硕士，工程师

1009-6825(2015)06-0047-02

TU471

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