钢结构基础中锚栓的长度：国内外的标准为何相差那么大？

问题的由来

查阅  “地脚锚栓（螺栓）”  相关资料，发现公众号已有不少文章探讨这个问题。这些文章罗列了多种规范和手册，均提到基础预埋地脚锚栓（螺栓）的锚固长度要求。

为什么这个问题会成为讨论热点呢？无外乎就是在工程实际中，遇到了不少关于地脚螺栓的问题。比如：

•  有20倍，有25倍，有35倍，按哪个执行比较好呢？端部加锚板，不是可以取               吗？
•  外露式柱脚在抗震设计中，需要满足"强柱脚"的要求，导致锚栓直径有时会用到72mm。这使得锚固长度达到1.8m，再加上其他长度，     一根锚栓就有2米多长——一人多高，重达120多斤     。这种情况明显有些不合理，因此优化的需求立马就显现出来了。

 

上面提到的内容其实涉及到两个方面的问题，我们下面先展开聊聊”锚固长度”这个方面的。

锚固的基本原理

地脚锚栓是如何在混凝土中牢固固定的呢？

主要是通过锚栓和混凝土之间的"粘合"作用来实现受力的。这种粘合作用包括几个方面：胶水般的粘结、两者表面的摩擦、材料间的咬合以及机械上的卡固。锚栓的牢固程度取决于这些因素：

•  混凝土本身的强度
•  锚栓表面的形状
•  包裹锚栓的混凝土多少
•  锚固区域的钢筋布置

 

许多规范和手册都论述了地脚锚栓的"锚固长度"，但它们都有同一个基本原理：需要符合《混凝土结构设计规范》第8.3条关于 钢筋锚固 的相关规定。

举个例子，混凝土C40，锚栓Q345、光圆表面，试算后结果是： 17d 。

如果设置锚板，可以乘以0.6系数；考虑抗震，那就再乘以1.1系数。

这个结果和规定要求的25d，相差一倍多 ，说明虽然原理相同，但是基础的预埋锚栓还有不少需要考虑的其他复杂的因素，会有哪些呢？

有读者会纳闷，怎么会和印象中的钢筋锚固常用倍数差那么多？主要是Q345的锚栓，抗拉设计值只有180，而HRB400的钢筋是360。

聊着这里，不免需要提一下，电力基础规范里把Q345的锚栓值提高到了200，锚固长度的最小要求也相应大幅提高了。

锚固长度

许多规范和手册都有提到地脚锚栓的"锚固长度"，总结一下，差不多有三种类型：

1. 门刚厂房类

锚栓端部必须设置弯钩或锚件，最小锚固长度根据钢材和混凝土强度等级相关联。

 

2. 多、高层钢结构建筑类

非受力锚栓，不易小于20d，如果直径大于40mm，端部焊锚板，就可以变成12d；受力、重要的不应小于25d。

3. 电力杆塔的高耸结构类

根据电科院编制的专题报告结论，地脚锚栓的锚固长度一般选取35d，条文说明中也就把35d作为了最小要求。

 

ACI 318规范中并 未规定最小锚固深度 ，只要有效锚固深度足以抵抗拔出力即可。ASCE锚栓报告建议最小锚固深度 为12倍锚栓直径 。

国内外的差异

国内的规范规定的锚固长度设计，主要 依赖于表格、构造和经验公式，  没有详细体现混凝土破坏、基础竖向钢筋等对承载力的影响。

国外的规范 更关注单个锚栓的承载力、破坏方式 等。

 

对比后，就会发现，国内规范对地脚螺栓抗拔能力的计算方法可能过于保守，混凝土破裂承载力的计算公式还需要改进。现行的锚固长度规定过于简单， 难以基于甲方的成本需求，进行精细化设计优化。

小结

过于保守的设计有个好处：当遇到意外情况，如锚固长度短了一些时，不必慌张，以免睡不着觉；

 

不好的地方，就是可能会产生浪费，增加工程成本，特别是为了满足锚固长度而要增加基础埋深的时候。