混凝土结构直锚筋预埋件的选择和要求

（一）考试要求

1.《考试大纲》的要求：掌握

2.“试题”回顾

【试题6.6.1】 直锚筋预埋件（2002年）

某预埋件仅承受剪力作用，如图6.6.1所示，构件的混凝土强度等级为C25，埋件的钢板为Q235（3号钢），锚筋为Ⅱ级钢。试问预埋件所能承受的最大剪力设计值V（kN）与下列何项数值最为接近？

（A）368 （B）253

（C）172 （D）282

【试题6.6.2】、【试题6.6.3】 拉、剪受力预埋件（2011年二级）

钢筋混凝土梁底有锚板和对称配置的直锚筋所组成的受力预埋件，如图6.6.2所示。构件安全等级均为二级，混凝土强度等级为C35，直锚筋为616（HRB400级），已采取防止锚板弯曲变形的措施。所承受的荷载F作用点位于锚板表面中心，力的作用方向如图6.6.2所示。

图 6.6.1

图 6.6.2

【试题6.6.2】 当不考虑地震作用组合时，该预埋件可以承受的最大荷载设计值F_max（kN）与下列何项数值最为接近？

提示：预埋件承载力由锚筋面积控制。

（A）170 （B）180 （C）190 （D）200

【试题6.6.3】 在F_max作用下且直锚筋未采取附加横向钢筋等措施时，图中数值a（mm）至少应取下列何项数值？

（A）50 （B）70 （C）100 （D）120

【试题6.6.4】 拉、弯、剪受力预埋件（2013年一级）

钢筋混凝土梁底有刹车板和对称配置的直锚筋组成的受力预埋件，如图6.6.3所示。构件安全等级均为二级，混凝土强度等级为C35，直锚筋为618（HRB400），已采取防止锚板弯曲变形的措施。锚板上焊接了一块连接板，连接板上需承受集中力F的作用，力的作用点和作用方向如图所示。试问，当不考虑抗震时，该预埋件可以承受的最大集中力设计值F_max（kN）与下列何项数值最为接近？

图 6.6.3

提示：①预埋件承载力由锚筋面积控制；②连接板的重量忽略不计。

（A）150 （B）175 （C）205 （D）250

（二）《混凝土结构设计规范》规定及算例

《混凝土结构设计规范》规定：

9.7.1 受力预埋件的锚板宜采用Q235、Q345级钢，锚板厚度应根据应力情况计算确定，且不宜小于锚筋直径的60%；受拉和受弯预埋件的锚板厚度尚宜大于b/8，b为锚筋的间距。

受力预埋件的锚筋应采用HRB400或HPB300钢筋，不应采用冷加工钢筋。

直锚筋与锚板应采用T形焊接。当锚筋直径不大于20mm时宜采用压力埋弧焊；当锚筋直径大于20mm时宜采用穿孔塞焊。当采用手工焊时，焊缝高度不宜小于6mm，且对300MPa级钢筋不宜小于0.5d，对其他钢筋不宜小于0.6d，d为锚筋的直径。9.7.2 由锚板和对称配置的直锚筋所组成的受力预埋件（图9.7.2），其锚筋的总截面面积A_s应符合下列规定：

图9.7.2 由锚板和直锚筋组成的预埋件

1—锚板 2—直锚筋

1.当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，应按下列两个公式计算，并取其中的较大值：

2.当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，应按下列两个公式计算，并取其中的较大值：

当M小于0.4Nz时，取0.4Nz。

上述公式中的系数α_v、α_b，应按下列公式计算：

当α_v大于0.7时，取0.7；当采取防止锚板弯曲变形的措施时，可取α_b等于1.0。

式中 f_y——锚筋的抗拉强度设计值，按本规范第4.2节采用，但不应大于300N/mm²；

V——剪力设计值；

N——法向拉力或法向压力设计值，法向压力设计值不应大于0.5f_cA，此处，A为锚板的面积；

M——弯矩设计值；

α_r——锚筋层数的影响系数；当锚筋按等间距布置时：两层取1.0；三层取0.9；四层取0.85；

α_v——锚筋的受剪承载力系数；

d——锚筋直径；

α_b——锚板的弯曲变形折减系数；

t——锚板厚度；

z——沿剪力作用方向最外层锚筋中心线之间的距离。

9.7.4 预埋件锚筋中心至锚板边缘的距离不应小于2d和20mm。预埋件的位置应使锚筋位于构件的外层主筋的内侧。

预埋件的受力直锚筋直径不宜小于8mm，且不宜大于25mm。直锚筋数量不宜小于4根，且不宜多于4排；受剪预埋件的直锚筋可采用2根。

对受拉和受弯预埋件（图9.7.2），其锚筋的间距b、b₁和锚筋至构件边缘的距离c、c₁，均不应小于3d和45mm。

对受剪预埋件（图9.7.2），其锚筋的间距b及b₁不应大于300mm，且b₁不应小于6d和70mm；锚筋至构件边缘的距离c₁不应小于6d和70mm，b、c均不应小于3d和45mm。

受拉直锚筋和弯折锚筋的锚固长度不应小于本规范第8.3.1条规定的受拉钢筋锚固长度；当锚筋采用HPB300级钢筋时末端还应有弯钩。当无法满足锚固长度的要求时，应采取其他有效的锚固措施。受剪和受压直锚筋的锚固长度不应小于15d，d为锚筋的直径。

【例6.6.1】 受拉预埋件计算

受拉预埋件直锚筋总截面面积A_s的计算公式为《混规》式（9.7.2-1）：

式中 N——法向拉力设计值；

α_b——锚板弯曲变形的折减系数，α_b=0.6+0.25t/d；

t——锚板厚度；

d——锚筋直径。

当采取措施防止锚板弯曲变形时，可取α_b=1。

条件：已知承受拉力设计值N=170kN的直锚筋预埋件，构件的混凝土为C25、锚筋为HRB400级钢筋，钢板为Q235级钢，厚度t=10mm，锚筋保护层厚度大于5d。

要求：求预埋件直锚筋的总截面面积、直径及锚固长度。

解答：查《混规》表得f_y=360>300N/mm²，取f_y=300N/mm²，f_t=1.27N/mm²。

（1）根据《混规》第9.7.1条规定，锚板厚度不宜小于锚筋直径的60%。故选用直径d=14mm的锚筋，满足条件。

（2）应用《混规》式（9.7.2-6）得锚板的弯曲变形折减系数：

α_b=0.6+0.25t/d=0.6+0.25×10/14=0.779

（3）应用《混规》式（9.7.2-1），V=0，M=0，得：

锚筋采用614，A_s=923mm²>909mm²，满足要求。

（4）《混规》第9.7.4条规定：受拉直锚筋的锚固长度不应小于受拉钢筋的锚固长度。

查《混规》表9.3.1得钢筋的外形系数α=0.14。

应用《混规》式（8.3.1-1）得：

取l_a=350mm。

【例6.6.2】 受剪预埋件计算

受剪预埋件的直锚筋总截面面积

式中 V——剪力设计值；

α_r——锚筋层数影响系数，当等间距配置时，两层取1.0，三层取0.9，四层取0.85；

α_v——锚筋的受剪承载力系数，，当α_v>0.7时，取α_v=0.7。

条件：已知承受剪力设计值V=230kN的直锚筋预埋件，构件混凝土为C25，锚筋为HRB400级钢筋，钢板为Q235级钢，板厚t=14mm。锚筋布置为三层。

要求：求预埋件锚筋的总截面面积、直径及锚固长度。

解答：查《混规》表得f_c=11.9N/mm²，f_y=360N/mm²>300N/mm²，取f_y=300N/mm²。

（1）根据《混规》第9.7.1条规定“锚板厚度不宜小于锚筋直径的60%”。故选用直径d=20mm的锚筋，，满足要求。(www.xing528.com)

（2）应用《混规》式（9.7.2-5）得锚筋的受剪承载力系数为

取α_v=0.478。

（3）因锚筋布置为三层，根据《混规》第9.7.2条的规定，得锚筋层数的影响系数α_r=0.9。

（4）应用《混规》式（9.7.2-1），当N=0，M=0时：

直锚筋采用620，A_s=1884mm²>1782mm²。

分三层布置，每层220。

（5）根据《混凝土结构设计规范》第9.7.4条规定，受剪直锚筋的锚固长度不应小于15d，取l_a=15×20=300mm。

【例6.6.3】 预埋件的最大剪力设计值。

条件：某预埋件仅承受剪力作用，如图6.6.4所示，构件的混凝土强度等级为C25，钢板为Q235级钢。

要求：求预埋件所能承受的最大剪力设计值。

解答：查《混规》，f_c=11.9N/mm²，f_y=300N/mm²。

根据《混规》第9.7.4条，本题锚筋的锚固长度l_a=350mm>15d=15×22=330mm，满足要求。

图 6.6.4

钢板厚度与锚筋直径之比，满足构造规定。

由《混规》式（9.7.2-5）得：

锚筋布置为三层，故取α_r=0.9。

由《混规》式（9.7.2-1）得：

V≤A_sα_rα_vf_y=2281×0.9×0.446×300=274.7kN

所以预埋件所能承受的最大剪力设计值为274.7kN。

（三）模拟考题

【6.6.1】 某仅承受剪力作用的预埋件如图6.6.5所示。构件采用C25混凝土，预埋件钢板为Q235钢，锚筋为HRB440级钢筋620。试问，该预埋件所能承受的最大剪力设计值（kN）与下列何项数值最接近？

（A）353 （B）270

（C）266 （D）165

答案：（C）

（1）查《混规》：f_c=11.9N/mm²，f_y=360N/mm²>300N/mm²，故取f_y=300N/mm²，A_s=1884mm²，d=20mm。

图 6.6.5

（2）由《混规》式（9.7.2-5）：

锚筋为三层，α_r=0.9

（3）由《混规》式（9.7.2-1）：

V≤α_rα_vf_yA_s=0.9×0.478×300×1884=243kN

【6.6.2】 已知承受剪力设计值V=230kN的直锚筋预埋件，构件混凝土为C25，锚筋为HRB335级钢筋，钢板为Q235级钢，板厚t=14mm。取锚筋为三层，直径d=20mm，则预埋件锚筋的总截面面积A_s（mm²）与以下何项数值最接近？

（A）1605.2 （B）1783.6 （C）1992.4 （D）2010.8

答案：（B）

设锚筋为三层，α_r=0.9，取锚筋直径d=20mm，t/d=14/20=0.7>0.6，满足《混规》第9.7.1条。

由《混规》式（9.7.2-5）：

由《混规》式（9.7.2-1）：

直锚筋采用620，A_s=1884mm²>1784mm²，分三层布置，每层220。

【6.6.3】 已知承受剪力设计值V=150kN的直锚筋预埋件，构件混凝土强度等级为C25，锚筋为HRB400钢筋，钢板为Q235钢，板厚t=14mm，锚筋布置为三层，锚筋直径为16mm。预埋件锚筋的计算面积（mm²）与下列何项数值最为接近？

（A）1354 （B）1029 （C）1200 （D）1070

答案：（B）

f_c=11.9N/mm²，f_y=360N/mm²>300N/mm²，故取f_y=300N/mm²。

按《混规》式（9.7.2-5）：

当锚筋层数n=3时，锚筋层数影响系数α_r=0.90，按《混规》式（9.7.2-1）：

【6.6.4】 已知直锚筋预埋件承受法向压力设计值N=410kN和剪力设计值V=335kN的共同作用，锚筋分布情况见图6.6.6。锚筋之间的距离b=120mm，b₁=100mm，边层锚筋中心线到锚板边缘的距离a=35mm，锚板厚度t=12mm，混凝土强度等级为C25，锚筋为HRB400钢筋，锚板钢材为Q235，问预埋件锚筋的总截面面积及锚筋直径与下列何项数值最接近？

（A）1608mm²，16 （B）2512mm²，20

（C）1231mm²，14 （D）905mm²，12

图 6.6.6

答案：（A）

应按《混规》第9.7.2条的规定进行计算，并按第9.7.4条要求复核构造是否符合要求。

（1）验算锚板尺寸是否符合要求锚板尺寸：

l=b+2a=120+2×35=190mm

l₁=3b₁+2a=3×100+2×35=370mm

锚板面积

A=l×l₁=190×370=70300mm²

根据《混规》第9.7.2条规定：

0.5f_cA=0.5×11.9×70300≈418kN>N=410kN

（2）按《混规》式（9.7.2-3）复核锚筋截面面积是否符合要求：

假定锚筋直径为16mm及f_y=360N/mm²>300N/mm²，故取f_y=300N/mm²。

根据《混规》式（9.7.2-5）：

令A_s=1608mm²（816），分四层布置，因此α_r=0.85。

（3）复核该预埋件锚板厚度、锚筋间距是否符合要求：

按《混规》第9.7.1和第9.7.4条要求：锚板厚度t≥0.6d=0.6×16=9.6mm，t=12mm（符合要求）。对受剪预埋件，锚筋的间距b₁不应小于6d及70mm，今b₁=100mm>6×16=96mm且>70mm（符合要求）；b不应小于3d及45mm，今b=120mm>3×16mm=48mm且>45mm（符合要求）。锚筋中心线到锚板边缘距离不应小于2d和20mm，今a=35mm>2d=2×16=32mm>20mm（符合要求）。

【6.6.5】 题干见【试题6.6.4】（2013年一级）

答案：（B）

根据《混规》9.7.2条：

α_r=0.9（三层），

根据《混规》式（9.7.2-1）：

根据《混规》式（9.7.2-2）：

F≤251kN

故（B）正确。