混凝土结构预埋件受力计算简化探析

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1、摘要：根据《混凝土结构设计规范》GBJ10－８９预埋件设计规范，给出了由锚板和对称的直锚筋所组成的受力预埋件，其锚筋在3种应力组合作用下总截面面积Aｓ的简化计算公式及表格，以及由锚板和对称配置的弯折锚筋与直锚筋共同承受剪力的作用下预埋件，其弯折锚筋的截面面积Aｓｂ的简化计算公式及表格。　　关键词：混凝土构件；预埋件；受力探析　　《混凝土结构设计规范》GBJ10－８9预埋件设计规范，给出了由锚板和对称的直锚筋所组成的受力预埋件，其锚筋的总截面面积Aｓ的计算公式，以及由锚板和对称配置的弯折锚筋与直锚筋共同承受剪力的预埋

2、件，其弯折锚筋的截面面积Aｓｂ的计算公式。在预埋件的设计中，发现规范公式系数及计算步骤繁多，过程繁杂，受力与设计选材关系不够直接，容易产生错误。为此，先对预埋件锚筋、混凝土材料等作具体设定，直接求出预埋件在各种受力状态下的允许值，再根据预埋件的构造要求以补加系数的办法，对预埋件的受力作一般性的推广，从而简化了计算公式、计算步骤和设计过程。　　1预埋件设计选材　　(1)当锚筋选热轧Ⅱ级钢筋，混凝土选C20时，则ｆｙ＝310N／ｍｍ２，ｆｃ＝10N／ｍｍ２；　　(2)当锚筋与混凝土选用其它材料时，最大设计受力拉力Nｍａｘ

3、及弯矩力Ｍｍａｘ按《常用直径单根锚筋预埋件允许承受的最大应力表》中数值见表1，分别乘以系数ｆｙ／３１０；同样，最大设计剪力Ｖｍａｘ按表1Ｖｍａｘ对应的乘，ｆｃ、ｆｙ分别为预埋件设计采用的其它等级的混凝土及钢筋级别时，混凝土的轴心抗压强度设计值及钢筋的抗拉强度设计值见表1注2。2锚板厚度与锚筋直径的比例关系(1)当锚板厚度与锚筋直径的比例关系ｔ／ｄ＝0.8时，则直接查表计算。　　(2)当锚板厚度与锚筋直径取其它比例关系时，表1中的Nｍａｘ、Mｍａｘ乘“0.75＋0.315ｔ／ｄ”系数，见表1注2。　　(3)当采取措施防

4、止锚板弯曲变形时，表1中的Nｍａｘ、Mｍａｘ乘系数1.25，见表1注2。3简化公式的推导及简化过程(1)当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时见图1，由下列规范公式计算，并取其中的较大值：式中：V—剪力设计值；N—法向拉力或法向压力设计值；法向压力设计值应符合N≤0.5ｆｓＡ，此处，A为锚板的面积；M—弯矩设计值；ａｒ—锚筋层数的影响系数；当等间距配置时；二层取1.0，三层取0.9，四层取0.85；ａｖ—锚筋的受剪承截力系数，ａｖ＝（４.0－0.08ｄ）。当ａｖ＞0.7时，取ａｖ＝0.7。ｄ—锚筋直径(ｍｍ)；ａｂ—

5、锚板弯曲变形折减系数，ａｂ＝0.6＋0.25。当采取措施防止锚板弯曲变形时，取ａｂ＝1。ｔ—锚板厚度；Z—外层锚筋中心线之间的距离。　　(2)预埋件仅受单向应力时，所能承受的最大设计应力：假定预埋件所承受的设计应力V、N、M中，任意取其它二维应力为零，则由公式(1)及(2)并取Ａｓ最大时，分别得预埋件在单向作用下的受力计算公式：　　　　为了设计计算方便，列出常用直径钢筋单根锚筋(当其它锚筋根数时，表1数值乘以根数ｎ)，锚筋层数为二时的最大承受应力设计值见表1。　　　　　　注：①Z的单位为m；　　②此表是按锚筋为

6、，混凝土为C20，锚板厚度与锚筋直径的比例关系ｔ／ｄ＝08时计算的。对其它等级的混凝土及锚筋，最大设计应力：；剪力Vｍａｘ乘此时，应符合，例如：锚筋为Ⅱ级钢筋时，混凝土等级取C25及其以下；锚筋为Ⅰ级钢筋时，混凝土等级取C15及其以下。其它情形，当ａｖ＝(4.0－0.08ｄ)·，这时Vｍａｘ对应表Vｍａｘ乘以；当锚板厚度和锚筋直径取其它直径的比例关系时，乘0.75＋0.315ｔ／ｄ，当采取措施防止锚板弯曲变形时，、乘系数1.25。以上情况系数可连乘。　　(3)预埋件在二维应力作用下，预埋件所能承受的应力。假定预埋件

7、所承受的设计应力V、N(拉力)、M中，任意一种应力为零，则在二维应力作用下，预埋件所能承受的应力方程为：　　由公式(1)、(2)，公式两边同除Aｓ，再将分母分别置换成，，Vｍａｘ，即单向应力时预埋件所能承受的最大应力，则可推导出以下二维应力合力作用下的强度公式，取偏安全的线性相关方程如下：　　拉剪状态：　　　　(4)预埋件在拉、弯、剪三维应力作用下，预埋件所能承受的应力强度公式，取偏安全的线性相关方程如下：以上4种受力状态可绘于坐标图见图2。由图2可知，在锥体表面及锥体内的点均满足预埋件的受力要求。　　　　　　(5

8、)当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，由下列规范公式计算，并取其中的较大值：　　　　　　　　(6)由锚板和对称配置的弯折锚筋与直锚筋共同承受剪力的预埋件见图3。　　由上式即可列出常用直径钢筋，单根弯折锚筋与同直径单根直锚筋的预埋件承受力的最大值见表2。　　　　以上公式中的Vｍａｘ、Nｍａｘ、Mｍａｘ均取对应表1中相应锚筋直径时的