16.3 基材混凝土承载力验算

16.3.1 基材混凝土的承载力验算，应考虑三种破坏模式：混凝土呈锥形受拉破坏(图16.3.1-1)、混凝土边缘呈楔形受剪破坏(图16.3.1-2)以及同时受拉、剪作用破坏。对混凝土剪撬破坏(图16.3.1-3)、混凝土劈裂破坏，以及特殊倒锥形胶粘锚栓的组合破坏，应通过采取构造措施予以防止，不参与验算。

图16.3.1-1 混凝土呈锥形受拉破坏

图16.3.1-2 混凝土边缘呈楔形受剪破坏

图16.3.1-3 混凝土剪撬破坏

1—混凝土锥体

 

16.3.2 基材混凝土的受拉承载力设计值，应按下列公式进行验算：

    1 对后扩底锚栓

    2 对本规范采用的胶粘型锚栓

式中：N^c_t——锚栓连接的基材混凝土受拉承载力设计值(kN)；
      ƒ_cu,k——混凝土立方体抗压强度标准值(N/mm²)，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定采用；
      h_ef——锚栓的有效锚固深度(mm)；应按锚栓产品说明书标明的有效锚固深度采用；
      ψ_a——基材混凝土强度等级对锚固承载力的影响系数；当混凝土强度等级不大于C30时，取ψ_a＝0.90；当混凝土强度等级大于C30时，对机械锚栓，取ψ_a＝1.00；对胶粘型锚栓，仍取ψ_a＝0.90；
      ψ_b——胶粘型锚栓对粘结强度的影响系数；当d₀≤16mm时，取ψ_b＝0.90；当d₀≥24mm时，取ψ_b＝0.80；介于两者之间的ψ_b值，按线性内插法确定；
      ψ_N——考虑各种因素对基材混凝土受拉承载力影响的修正系数，按本规范第16.3.3条计算。

16.3.3 基材混凝土受拉承载力修正系数ψN值应按下列公式计算：

式中：ψ_s,h——构件边距及锚固深度等因素对基材受力的影响系数，取ψ_s,h＝0.95；
      ψ_e,N——荷载偏心对群锚受拉承载力的影响系数；
      A_cN/A⁰_c,N——锚栓边距和间距对锚栓受拉承载力影响的系数，按本规范第16.3.4条确定；
      c——锚栓的边距(mm)；
      s_cr,N、c_cr,N——混凝土呈锥形受拉时，确保每一锚栓承载力不受间距和边距效应影响的最小间距和最小边距(mm)，按本规范表16.4.4的规定值采用；
      e_N——拉力(或其合力)对受拉锚栓形心的偏心距(mm)。

16.3.4 当锚栓承载力不受其间距和边距效应影响时，由单个锚栓引起的基材混凝土呈锥形受拉破坏的锥体投影面积基准值A0c,N(图16.3.4)可按下式确定：

16.3.5 混凝土呈锥形受拉破坏的实际锥体投影面积A_c,N，可按下列公式计算：
    1 当边距c＞c_cr,N，且间距s＞s_cr,N时

A_c,N＝nA⁰_c,N      (16.3.5-1)

式中：n——参与受拉工作的锚栓个数。
    2 当边距c≤c_cr,N(图16.3.5)时
        1)对c₁≤c_cr,N(图16.3.5a)的单锚情形

图16.3.4 单锚混凝土锥形破坏理想锥体投影面积

1—混凝土锥体

 

AA_c,N＝(c₁＋0.5s_cr,N)s_cr,N      (16.3.5-2)

16.3.6 基材混凝土的受剪承载力设计值，应按下式计算：

式中：V^c——锚栓连接的基材混凝土受剪承载力设计值(kN)；
      ψv——考虑各种因素对基材混凝土受剪承载力影响的修正系数，应按本规范第16.3.7条计算；
      c₁——平行于剪力方向的边距(mm)；
      d₀——锚栓外径(mm)；
      h_ef——锚栓的有效锚固深度(mm)。

16.3.7 基材混凝土受剪承载力修正系数ψv值，应按下列公式计算：

图16.3.5 近构件边缘混凝土锥形受拉破坏实际锥体投影面积

 

        （16.3.7-1）
            （16.3.7-2）
        （16.3.7-3）
        （16.3.7-4）

        （16.3.7-5）
        （16.3.7-6）

式中：ψ_s,v——边距比c₂/c₁对受剪承载力的影响系数；
      ψ_h,v——边距厚度比c₁/h对受剪承载力的影响系数；
      ψ_α,v——剪力与垂直于构件自由边的轴线之间的夹角α_v(图16.3.7)对受剪承载力的影响系数；

图16.3.7 剪切角αv

 

     ψ_e,v——荷载偏心对群锚受剪承载力的影响系数；

16.3.8 当锚栓受剪承载力不受其边距、间距及构件厚度的影响时，其基材混凝土呈半锥体破坏的侧向投影面积基准值A0c,v可按下式计算(图16.3.8)：

 

16.3.9 当单锚或群锚受剪时，若锚栓间距s≥3c1、边距c2≥1.5c1，且构件厚度h≥1.5c时，混凝土破坏锥体的侧向实际投影面积Ac,v，可按下式计算：

 

图16.3.8 近构件边缘的单锚受剪混凝土楔形投影面积

 

式中：n——参与受剪工作的锚栓个数。

16.3.10 当锚栓间距、边距或构件厚度不满足本规范第16.3.9条要求时，侧向实际投影面积Ac,v应按下列公式的计算方法进行确定(图16.3.10)。

 

图16.3.10 剪力作用下混凝土楔形破坏侧向投影面积

       1 当h＞1.5c₁，c₂≤1.5c₁时：A_c,v＝1.5c₁(1.5c₁＋c₂)     (16.3.10-1)
    2 当h≤1.5c₁，s₂≤3c₁，时：A_c,v＝(3c₁＋s₂)h     (16.3.10-2)
    3 当h≤1.5c₁，s₂≤3c₁，c₂≤1.5c₁时：A_c,v＝1.5(3c₁＋s₂＋c₂)h      (16.3.10-3)

16.3.11 对基材混凝土角部的锚固，应取两个方向计算承载力的较小值(图16.3.11)。

图16.3.11 剪力作用下的角部群锚

16.3.12 当锚栓连接承受拉力和剪力复合作用时，混凝土承载力应符合下式的规定：

式中：βN——拉力作用设计值与混凝土抗拉承载力设计值之比；

      βv——剪力作用设计值与混凝土抗剪承载力设计值之比；

      α——指数，当两者均受锚栓钢材破坏模式控制时，取α＝2.0；当受其他破坏模式控制时，取α＝1.5。