(完整版)预埋地脚螺栓埋地深度计算规范及方法
桅式结构- 桅式结构
桅式结构- 正文
由一根下端为铰接或刚接的竖立细长杆身桅杆和若干层纤绳所组成的构筑物，纤绳拉住
构造桅式结构由纤绳、杆身和基础组成。
纤绳纤绳层数一般随桅杆高度增大而加多，纤绳结点间距以使杆身长细比等于80～100左右为宜,可等距或不等距布置。不等距布置时，宜从下到上逐层加大间距，使杆身各层应力大致相等，结构较为经济。一般每层按等交角布置三根或四根纤绳，其倾角为30°～60°，以45°较好。同一立面内所有纤绳可相互平行，每根纤绳有一地锚基础；或交于一点，共用一地锚基础。纤绳常用高强镀锌钢丝绳，用花篮螺丝预加应力，以增强桅杆的刚度和整体稳定性。
杆身按材料可分为钢、木和钢筋混凝土结构。钢结构杆身常采用单根钢管或组合构件，单根钢管可用无缝钢管或卷板焊接钢管。组合构件为三边形或四边形空间桁架结构（图2）。其弦杆和腹杆由角钢、圆钢、钢管或薄壁型钢制成, 其中圆形截面风阻较小, 采用较多。对于四边形截面的桅杆要每隔一定高度布置横膈，以防截面变形。组合构件之间常用焊接以简化构造。为了便于制造、运输和安装，杆身可划分成若干等长度的标准节段，节段两端用法兰盘或拼接板相互连接。节段长度根据所用材料、施工和经济条件确定。木结构杆身采用单根圆木或组合木构件，用拼接钢板连接。钢筋混凝土结构采用离心式灌筑的预制管柱构件，以法兰盘连接。
桅式结构
基础基础分杆身下面的中央基础和固定纤绳的地锚基础。中央基础为圆的或方的阶梯形基础，承受杆身传来的力。地锚基础承受纤绳拉力，有重力式、挡土墙式和板式。重力式地锚依靠结构自重抵抗纤绳拉力，耗用材料较多。挡土墙式地锚埋入地下，依靠自重、水平板上的土重，以及竖向墙板上的被动土压抵抗纤绳拉力。板式地锚深埋土中，由与纤绳同向的拉杆和垂直于拉杆的钢筋混凝土板组成，地锚受拉时，板上产生被动土压抵抗纤绳拉力。这种地锚比较经济。在岩石地基中，地锚基础做成锚桩形式。
荷载计算见高耸结构。
静力计算桅杆结构是高次超静定的空间体系，杆身为承受轴向压力和横向力的弹性支座连续梁（见梁的基本理论），纤绳为斜拉于杆身的预应力柔索，纤绳与杆身连接的结点形成非线性支座，受力较为复杂。常用的桅杆静力计算方法有两种：弹性支座连续梁法和矩阵位移法。
弹性支座连续梁法一种简化的方法。纤绳与杆身分别独立计算，利用每层纤绳的变形协调条件和结点平衡条件，分别计算各层纤绳拉力，结点位移和结点刚度。然后按多跨弹性支座连续梁计算杆身，利用各结点支座的连续条件和平衡条件计算结点弯矩、结点反力和结点位移，再用结点反力重新计算每层纤绳，重复上述计算直至两次计算结果接近为止。这种方法只适用于纤绳对称布置的结构。
矩阵位移法适用于纤绳任意布置的桅杆。这种方法考虑空间荷载、纤绳结点的非线性特征、杆身轴向变形和扭转变形的影响，用矩阵位移法建立正则方程。可把纤绳结点间的杆身作为梁单元，或把空间桁架的杆件作为杆单元，建立单元刚度矩阵，纤绳也作为特殊的有横向荷载的杆单元。这两种方法都能反映纤绳和杆身的共同作用，满足其变形的连续条件。后者较精确，但计算工作量也较大。此外，还可考虑大位移的影响，对刚度矩阵不断作出修正，得到更为精确的结果。采用矩阵位移法时，一般需编制标准程序，用电子计算机计算。
动力计算在风荷载或地震作用下，杆身和纤绳都发生振动，两者相互影响，使桅杆
形成一个复杂的动力体系。桅杆的自振周期和相应的振型，可按多自由度体系考虑空间振动进行计算，即将每层纤绳质量归并到该层结点上，与杆身合成一个集中质量，按力法或位移法列出桅杆自由振动方程，使方程的系数行列式为零，求得自振频率和相应的振型曲线。
刚度和稳定桅杆的刚度应根据工艺要求确定，根据静力计算得到的桅杆结点最大水平位移，一般不超过结点所在高度的百分之一。
桅杆的稳定分局部稳定和整体稳定。局部稳定包括组合构件中压杆的稳定，单根钢管筒壁的压屈稳定，纤绳结点间杆身的偏心受压稳定等；局部稳定可依靠选用合适的横截面得到保证。整体稳定有两种计算方法：①将杆身作为多跨弹性支座压弯杆件，以结点位移为未知数，推导出结点平衡方程组，其系数是轴向力函数。使方程组的系数行列式为零，从而求出桅杆整体稳定的临界力，临界力与实际力的比值为安全系数。一般情况下，安全系数不小于 1.5 ～2.5 。由于杆身的轴向力与外荷载不成正比关系，此法有一定误差。②以前述矩阵位移法为基础，在解方程组时，以大于1的系数k 乘外荷载作用在桅杆上，如迭代过程收敛，说明桅杆在这种荷载作用下保持整体稳定。然后，再逐步增大k 值, 直到迭代过程发散为止。
发散前一次的k 值,就是桅杆整体稳定安全系数。
桅杆的整体稳定与杆身纵向力和结点刚度有关，纵向力过大或结点刚度不足，容易失稳。一些工程实践证明：桅杆丧失整体稳定的原因,大多是结点刚度偏小, 特别是中间结点刚度不足，造成杆身弯曲而产生附加弯矩，从而导致整体失稳。若增加纤绳初应力，虽然能提高结点刚度，但同时会增加杆身纵向力。因此，每一个桅杆结构方案都要通过分析比较，才能找出最合适的加强整体稳定和改善结构受力的措施。
桅杆安装分为整体安装和分散安装。
整体安装将杆身节段在安装点附近地面卧拼，在基础处设一桅杆支座铰，利用卷扬机和把杆，将桅杆绕支座铰整体竖起来。对于较小的桅杆也可用起重机把杆起吊一次就位。这种方法由于把拼装工作放到地面上进行，施工比较方便，质量易于保证，但需要增加起重设备，还要特别注意安全，避免在吊装过程中桅杆失稳。
分散安装利用爬行起重机或把杆将杆身节段和纤绳逐节由下向上安装，起重机或把杆附在杆身上，随着安装而升高。另一种方法为倒装法,在地面设安装架, 先装上段再装下段，逐段安装逐段顶升，并用临时纤绳保持稳定。分散安装法设备简单、安全可靠，因此得到广泛采用。
资料简介（地脚螺栓锚固强度和锚板锚固深度计算（模板工程））, 地脚螺栓的承载能力，是由地脚螺栓本身所具有的强度和它在混凝土中的锚固强度所决定的。地脚螺栓本身的承载能力通常在机械设备设计时，根据作用于地脚螺栓上的最不利荷载，通过选择螺栓钢材的材质（一般用Q235
钢）和螺柱的直径来确定；地脚螺栓在混凝土中的锚固能力，则需根据有关经验资料进行验算或作地脚螺栓锚固深度的计算。在施工中．由于地脚螺栓在安设中常会与钢筋、埋设管线相碰，需改变深度时，或技术改造、结构加固中、也常需进行此类验算。
地脚螺栓埋地深度计算有谁知道预埋地脚螺栓埋地深度计算规范及方法?
可以参考《钢结构设计手册》一书。我没记错的话是否为15 D 或30 D? 能否按实际作用力及混凝土性能计算必须的埋地深度?按冲剪?按握裹力或其它? 和混凝土的强度, 锚拴的直径有关，一般可以按照20 倍的直径取值，端部弯曲的部分取4d 但我想知道是这20D 或30D 的理论根据是什么?为什么? 请不要说是经验总结呀等等,我想知道怎麽样从理论上证明是正确性.
在钢筋混凝土中，如果要钢筋发挥作用,比如受拉钢筋充分强度,需要钢筋在混凝土中要有足够的锚固长度. 锚固长度不够,可能在钢筋没有屈服之前就被拔出来了. 锚固长度与钢筋的
屈服强度和混凝土等级相关.
锚栓也需要足够的埋深来保证它的锚固,在发挥作用时不会被拔出,发生所谓的锚固破坏, 同
样与锚筋的屈服强度和混凝土等级相关.
关于钢筋的锚固长度,可以参考一般的钢筋混凝土教科书和混凝土设计规范.
理论上也有大致的解释:
1.螺栓的fy=130/180 （大概，没查规范），而不是钢筋的210 和300 。你用这个数字算锚固长度，算出来就是20d,30d 左右。:-）
2. 另外一种解释：螺栓的有效直径大概是0.7---0.9d ，这样也可以减少锚固长度
说法 2 是我们一个总工说的，我认为基本上没道理。我个人倾向于第一种说法。比较同意地脚螺栓的锚固长度与钢筋的屈服强度和混凝土的强度等级有关，对于承受轴心压力和纵向弯曲双重作用的法兰连接的杆塔的地脚螺栓，当锚入C15 级以及以上强度等级的Ⅰ级圆钢地脚螺栓，它的锚固长度不能小于直径的25 倍！并且它的下端还应设置弯钩或锚板等锚固措施来满足强度方面
提升机基础设计的几个问题
提升机房是煤矿地面生产系统的重要组成部分。与井架并列为提升系统的重要建筑物。随着煤矿生产能力
的提高，以往单一的提升方式已不能满足现代企业生产的需要，逐步发展到多轮、多绳的提升方式。提升
钢绳的拉力也随之增大，作用在提升机基础上的拉力也越来越大。以往单绳提升机仅靠基础自重即可满足提升机的稳定要求。基础也可按构造要求做成素混凝土基础。现在大型矿井中采用的多绳提升机，则仅凭提升机部分的基础自重远远满足不了基础稳定的要求。需要扩大基础的配重或另采用其它锚固的技术措施。对提升机基础的设计提出了新的问题和新的要求，也越来越受到工程技术人员的重视。
1 提升机基础的受力分析
1.1 提升机钢绳拉力的确定斗式提升机钢绳一端与提升容器箕斗或罐笼相连，另一端与提升机滚筒相连。通过支撑井架与提升机基础
形成力的平衡系统。因此，提升机钢绳荷载可按井架中钢绳荷载确定，具体如下：
1）正常工作时提升机钢绳荷载（Qk）标准值：
按《矿山井架设计规范》GB50385-2006 中第 4.1.3 条计算。
2）断绳时提升机钢绳荷载（Ak）标准值
对于单绳提升，其中一根钢绳上为断绳荷载，另一根为 2 倍正常工作荷载；
对于多绳提升，其中一侧为所有钢绳的断绳荷载，另一侧为所有钢绳的0.33 倍断绳荷载。
1.2 提升机设备与基础间传力一般设备厂家提供提升机基础的相关资料，与结构相关的有：设备力的作用点及大小、预留洞、套管、螺栓及型钢抗剪键等。
由图示知：提升机是通过螺栓受拉，型钢抗剪键受剪将水平力传递到基础上。
提升机基础从整体上看，为大块式基础。其计算模型为刚体，基础各部分之间基本没有相对变形，应力水平低，一般可不进行整体强度计算。70 年代某厂红旗
牌压缩机装配式基础表面钢筋应力测定仅为70~140N/cm2 [ 1 ] 。对于体积大的混凝土基础为了防止施工混凝土水化热形成内外温差，导致温度裂缝，一般要求基础表面配置构造钢筋。但是在提升机设备与混凝土基础间的直接作用力的部分，应力集中现象明显，需要进行计算和配筋，往往设计人员容易忽略。主要为以下两个部位：螺栓垫板处基础混凝土局部承压、型钢抗剪键埋入混凝土的部分。这两个部位为提升机传力给基础的关键部位，设计中应对提升机基础的局部应力和配筋计算引起高度重视。以下分别对这两部分详细讨论。
1.2.1 混凝土局部承压一般螺栓由厂家提供，要求土建专业在相应的位置埋设钢套管，提升机的螺栓上的拉力是通过螺帽对混凝土的局部承压传递到混凝土基础上。混凝土局部的受力模式类似于带端板的锚栓。在基础混凝土中沿扩散
形成一个锥形破坏面。为了避免发生脆性破坏，可加长螺栓以形成更大的锥形破坏面，或者在螺栓周边混凝土
450 中配置受拉钢筋，使的螺栓的拉力全部或部分由受拉钢筋传递下去。此时要求受拉钢筋在锥形破坏面内和下部
基础中的长度都不小于钢筋的抗拉锚固长度。
螺帽垫圈下混凝土中的局部压应力非常集中，为防止混凝土局部压碎，应对此部分混凝土配置间接钢筋加以约束，具体计算及构造要求参见《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 中相关章节的要求。
厂家提供的预埋钢套管与内部螺栓之间的空隙比较大，参考预应力钢筋的锚具端头锚固的构造要求，宜在基础混凝土中设置与钢套管焊接的预埋钢垫板。钢垫板的尺寸以不大于螺栓端头的预留洞的宽度为宜。设置钢垫板的好处在于可将压应力进一步扩散，降低套管周边混凝土的应力水平。
1.2.2 型钢抗剪键
提升机底座前的型钢抗剪键是传递水平力的重要构件。以往大多由设备厂家提供规格尺寸。埋入基础混凝土中长度有深有浅，各不相同。土建设计时，应校核型钢截面尺寸。埋入基础型钢柱翼缘与混凝土间的承压形成的抵抗力与水平力平衡。此时如果型钢埋入基础内的长度太短，则混凝土局部承压应力加大，混凝土易压碎。加大型钢柱的埋深，则压力的
分布范围扩大，混凝土局部压应力降低。
多数设计人员对此不加重视，认为有厂家提供的资料，可照抄过来即可。其实不然，埋入基础混凝土中长度太浅，在瞬间断绳荷载作用下，很可能型钢抗剪键前边的混凝土块蹦出去，型钢抗剪键起不到应有的作
用，剪力转移到螺栓上，螺栓既抗拉又抗剪，发生断裂，提升机移位，酿成事故。型钢抗剪键的受力简图
见图2。根据力的平衡，可得下列二式[2] ：
图2 型钢抗剪键简图
bf(d- x)σ-V - bf x σ= 0 ??????????????? ??? bf x σ(d -x) - V(H+d/2)=0
式中bf ------ 型钢翼缘宽度
V ----- 水平力
H ----- 型钢露出长度
d ------ 型钢埋入长度
σ混凝土的承压应力值
令σ=f c （f c 为混凝土轴心抗压强度设计值），消去x , 则可求出型钢埋入混凝土的长度 d 。
2 提升机基础的稳定计算提升机通过螺栓与型钢抗剪键与混凝土基础连成一体，共同工作。提升钢绳作用力的方向按工艺要求一般为与水平线的夹角不小于500 。提升钢绳的水平和竖向分力均比较大，且大致相等。提升钢绳的斜向上拉力成为基础的稳定不利因素。因此需要进行基础稳定性的计算。基础的稳定性计算又包括两方面：基础的抗倾覆和基础的抗滑移。
2.1 基础抗倾覆计算
2.1.1 倾覆稳定计算中转动轴的确定进行基础抗倾覆稳定性验算，旨在保证提升机基础不致向一侧倾倒（绕基底的某一轴转动）。建在弹性地基上的基础，由于最大受压边缘陷入土内，此时基础的转动轴将在受压最外边缘的内侧某一
条线上。基底土愈弱，基础转动轴将愈接近基底中心，基础的抗倾覆的稳定性就愈低。但在设计基础时，均要求基底
边缘最大压应力小于 1.2 倍的基底土承载力，因此基底土的塑性区的扩展范围有限。从工程设计方便考虑，仍取基础外边缘为转动轴。
基础四周土的固着作用，对抗倾覆也有一定的作用，但因力臂小，因此一般不考虑。相对而言，基础四周的土对抗滑稳定的作用更大一些。目前较常用的库伦原理导得的被动土压力计算值偏大，另外基础四周的回填土的质量也不稳定且提升机基础属于浅基础。因此稳定计算中，被动土压力一般都不考虑。
2.1.2 抗倾覆稳定系数的取值断绳荷载是提升机基础的稳定性计算的控制因素。稳定系数的取值大小直接影响基础设
计是否经济。对此各规范有不同稳定系数的取值，具体如下：
1）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002 中对挡土墙在主动土压力作用下稳定系数取值如下：抗滑移稳定系数为 1.3 ，抗倾覆稳定系数为 1.6 。
2）《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024－85 中对桥涵墩台及挡土墙的抗倾覆和抗滑移的稳定系数根据荷载组合情况分别取不同的值。具体如下：
在正常荷载组合下，其抗倾覆稳定系数为 1.5 ，抗滑移稳定系数为 1.2 。在偶然荷载（地震或船和漂浮物的撞击力）参与的情况下，其抗倾覆和抗滑移稳定系数均为 1.2 。
3）《钢筋混凝土筒仓设计规范》GB 50077-2003 中规定在地震荷载作用下的抗倾覆稳定系数为 1.2。
显然对于提升机基础在断绳荷载（偶然荷载）作用下，如果仍然同正常荷载作用一样取值，显然要求过于严格，而且不经济。因此在设计中参考《公路桥涵地基与基础设计规范》的作法对稳定系数区别对待，分别取值，更为合理。另外对于提升机基础其特殊性在于断绳荷载远远大于其它类型荷载，是属于起控制作用的荷载。提升机基础平面尺寸较埋深要大，属于矮胖形浅基础，相对而言，倾覆更不易发生。从上述规范的规定看，对基础在偶然荷载作用的稳定性要求较低，稳定安全系数取值较小，因此可以将提升机基础的抗倾覆稳定系数取值为 1.2 。在正常荷载作用下，则提升机基础的倾覆稳定自然满足要求。
2.2 基础抗滑移计算基础的滑动有两种可能，一为基础克服基底面与基底土之间的摩擦力而沿基底面滑动。另一种为水平力克服土体内部的摩擦力使基础与持力层土体的一部分一起滑动。后一种情况一般不易发生，因为一般基底的容
许压应力已有一定的安全系数，这就保证了基底土不致产生局部的极限平衡而达到塑性流动。因此，只进行前一种情
况的抗滑动稳定验算。
在抗滑计算中有两个有利因素未考虑进去。一：室内用混凝土做的一定厚度刚性地坪对基础的抗滑作用，实际上构造合理的刚性地坪具有良好的防止基础滑动的功能。二：基础四周回填土的固着作用对基础抗滑有一定的作用。另外基础前土体对基础的被动土压力作用一般也不考虑，因为被动土压力的充分发挥经常伴随基础的滑动出现，而且目前常
用的库伦原理导得的被动土压力计算值偏大。因此综合考虑，可以将抗
滑安全系数降低，特别是在偶然荷载作用的情况下《矿山井架设计规范》GB50385-2006 中规定：井架基础的抗滑移稳定系数为 1.2 。同时又规定：地基和基础，可不进行断绳、防坠制动荷载效应及地震作用效应组合的验算。
因此，针对提升机基础（矮胖型浅基础）在断绳荷载作用下抗滑移稳定系数取值为 1.1~1.2 较为合适，工程上可做到经济合理。
3 其他需要注意的问题
3.1 有时为了加大基础的配重，常将减速器、电动机的基础与提升机基础连为一体。此时，存在基础的合力中心与提升机钢绳合力的投影位置有较大的偏心。在设计中应调整基础在地面以下的部分，使二者的中心尽可能接近。以便配重充分发挥，符合计算假定。
3.2 设计中由于提升机基础平面布置受周围主体结构布置影响，不能再扩大尺寸。则可采取增加抗滑板，锚杆及抗拔桩等。来保证基础在断绳荷载下的稳定性。
3.3 为了提高提升机基础的抗滑能力，可选择下列构造措施：
1）设置刚性地坪，基础周围的回填土分层夯填密实。
2）基础底面下换土。
3）加大基础埋置深度。
4）根据实际井架与提升机房的布置情况，可在提升机基础与井架基础间设置连接构件，形成力的平衡。
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柱脚锚栓
(2010-06-01 09:11:25)
转载
一、地脚螺栓锚固长度的计算可根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 提供的公式(第114 页) ：
la= α *f y/ft *d
式中：la——锚栓的锚固长度；
fy——锚栓的抗拉强度设计值
ft ——混凝土轴心抗拉强度设计值
d——钢筋的公称直径
α——锚栓的的外形系数
锚栓直径大于25mm 时，锚固长度应乘以修正系数 1.1
混凝土强度设计值
强度总类混凝土强度等级
根据《钢结构设计规范》GB50017-2003 所列数据显示，Q235 的锚栓抗拉强度设计值为
140N/mm2 ，Q345 的锚栓抗拉强度设计值为180N/mm2 。《架空送电线路杆塔结构设计技术
规定》DL/T5154-2002 所列数据显示，35#优质碳素钢锚栓抗拉强度设计值为190N/mm2 ，45# 优质碳素钢锚栓抗拉强度设计值为215N/mm2 。
经计算得地脚螺栓锚固长度（混凝土强度C20）：
Q235 为22.4d（故实际取25d） Q345 为28.8d（故实际取30d）
35#为30.4d（故实际取35d） 45#为34.4d（故实际取35d）
二、地脚螺栓锚固长度根据锚固方式不同，取值不同，当螺栓采用1、2 类锚固时时，取25d; 当当螺栓采用 3 类锚固时时，取15d，具体取值可参见《建筑结构构造资料集》（下册）P145.
三、门式钢架7.2.18 条柱脚锚栓应采用Q235 或Q345 钢制作。锚栓的锚固长度应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007 的规定，锚栓端部应按规定设置弯钩或锚板。锚栓直径不宜小于24mm ，且应采用双螺帽。
四、《建筑地基基础设计规范》GB50007 的8.2.3 条、8.2.4 条钢筋锚固见《混凝土结构设计规范》GB50010-2002 的相关规定。
五、《轻型房屋钢结构应用技术手册》P67:柱脚锚栓应采用Q235 或Q345 钢制作。锚栓的锚固长度应符合现行混凝土结构设计规范的规定，锚栓端部应按规定设置弯钩4d。锚栓长度
不小于锚栓直径的25 倍（不含弯钩），当埋置深度受到限制时，锚栓应牢固地固定在锚板或锚梁上，以传递锚栓的全部拉力，此时不考虑锚栓与混凝土之间的粘结力。锚栓的直径不宜小于
24mm ，且应采用双螺帽。计算锚栓直径，设计内力宜乘以不小于 1.3 的系数。
11.4KW 小绞车基础均要采用砼浇注，其基础规格为1.0 ×1.0 ×1.0 米。砼中水泥、黄沙、石子
（瓜子片）的配合比为1：2：2；水灰比为0.4 。