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中华人民共和国黑色冶金行业标准

冶金行业设备基础后置锚栓技术规范

Technical code of post anchoring bolts in concrete foundation for metallurgical equipments
YB／T 4505-2016

主编单位：中国十九冶集团有限公司
中冶赛迪工程技术股份有限公司
批准部门：中华人民共和国工业和信息化部

前言

    本规范是根据中华人民共和国工业和信息化部工信厅 科[2010]74号文件《关于印发2010年第一批行业标准修订计划的通知》的要求，由中国十九冶集团有限公司和中冶赛迪工程技术股份有限公司会同有关单位共同编制而成的。
    在编制过程中，编制组在总结近年来我国冶金行业设备基础后置锚栓应用过程中的实践经验和研究成果、参考国内外类似标准、广泛征求意见的基础上，开展专题研究，最后经审查定稿。
    本规范共分7章、1个附录。主要内容有：总则、术语、材料、设计、构造措施、锚固施工以及锚固检查与验收等。
    本规范由中华人民共和国工业和信息化部负责管理，中国冶金建设协会负责日常管理，中国十九冶集团有限公司负责具体技术内容的解释。执行本规范过程中如有意见或建议，请寄送中国十九冶集团有限公司(地址：成都市人民中路三段57号十九冶大厦，邮编：610031)。
    本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人：
    主编单位：中国十九冶集团有限公司
              中冶赛迪工程技术股份有限公司
    参编单位：上海宝冶集团有限公司
              中冶建筑研究总院有限公司
              攀枝花天誉工程检测有限公司
              攀枝花钢铁集团公司质量技术监督站
              北京纽维逊建筑工程技术有限公司
    主要起草人：周军 付征耀 胡伟山 李铁 李健 车忠祥 张良全 李强 张春 黄成楷 卢廷荣 宋雪梅 薛尚铃 梁义聪 张立华 吴志刚 郭峰 任恩平
    主要审查人：王平 郭启蛟 唐世荣 何思明 罗永峰 黄强 周旭 李兵 郝挺宇

1 总 则

1．0．1 为使混凝土设备基础后置锚栓锚固设计与安装施工技术先进、安全可靠、经济合理，制定本规范。

1．0．2 本规范适用于以钢筋混凝土为基材连接大型设备直径36～150mm锚栓的锚固设计、安装施工及验收；不适用于轻骨料混凝土。

1．0．3 冶金行业设备基础后置锚栓技术除应满足本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术 语

2．0．1 锚孔 anchor hole
    在混凝土基材表面钻制的符合设计要求的孔或在现浇混凝土基材上按设计要求预留的孔。

2．0．2 混凝土基材 concrete base material
    承载锚栓的混凝土结构材料。

2．0．3 锚栓 anchored bolt
    将被连接件锚固到基材上的锚固组件产品。

2．0．4 后置锚栓 post anchoring bolt
    通过锚固剂将锚栓根植于混凝土基材上。

2．0．5 锚固剂 anchoring agent
    用于在混凝土基材的锚孔中锚固锚栓的黏结材料。

2．0．6 无机锚固剂 inorganic anchoring agent
    以高强度无机细小颗粒为骨料，以水泥作为结合剂配制而成的具有高流态、微膨胀、抗离析的黏结材料。

2．0．7 有机锚固剂 organic anchoring agent
    用改性树脂、固化剂等高分子材料配制而成的无溶剂双组分结构黏结材料。

2．0．8 锚固 anchorage
    利用锚固剂在混凝土基材的锚孔中根植锚栓的过程。

2．0．9 有机锚固 organic anchoring
    用有机锚固剂进行的锚固。

2．0．10 无机锚固 inorganic anchoring
    用无机锚固剂进行的锚固。

2．0．11 后置技术 post installation technique
    在混凝土基材上进行后置锚栓的设计、安装施工和检测验收技术。

2．0．12 破坏模式 failure mode
    在荷载作用下锚栓锚固连接结构的破坏形式。

2．0．13 混凝土锥体破坏 concrete cone failure
    锚栓受拉时混凝土基材形成以锚栓为中心的倒锥体破坏形式。

2．0．14 复合型破坏 compound failure
    锚栓受拉时形成以混凝土基材表面锥体破坏及锥体外锚固段被拔出的组合破坏形式。

2．0．15 拔出破坏 pull-out failure
    锚栓受拉时整体从锚孔中拔出的破坏形式。

2．0．16 栓-剂界面破坏 bolt／agent interface failure
    锚栓受拉时，锚栓沿锚固剂与锚栓界面拔出的破坏形式。

2．0．17 混-剂界面破坏 concrete／agent interface failure
    锚栓受拉时，锚栓及锚固剂沿混凝土孔壁界面拔出的破坏形式。

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3 材 料

3．1 混凝土基材

3．1．1 裂损混凝土、不密实混凝土不应作为锚固基材使用。

3．1．2 混凝土基材抗压强度不应低于20MPa。

3．1．3 混凝土基材的弹性模量应根据现场实测结果按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定确定。

3．1．4 受腐蚀、油污染的混凝土基层表面应清除，并宜增设防腐层。

3．2 锚 栓

3．2．1 非设备自带锚栓材料宜按国家现行标准《碳素结构钢》GB／T 700或《低合金高强度结构钢》GB／T 1591的有关规定选用，其等级不应低于Q345。

3．2．2 非设备自带锚栓的锚固段宜有全螺纹或刻槽。

3．2．3 锚栓螺纹的应力截面积应按现行国家标准《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB／T 16823．1的有关规定采用。

3．3 锚固材料

3．3．1 锚固材料可分为有机锚固剂和无机锚固剂。

3．3．2 锚固材料的锚固性能宜通过试验确定，其检验方法应符合现行行业标准《混凝土结构工程用锚固胶》JG／T 340的规定。

3．3．3 有机锚固剂抗剪强度τ_m不得小于16MPa；无机锚固剂标准抗压强度f_k不得小于70MPa。

3．3．4 具有下列情况之一时，宜采用无机锚固剂：
    1 环境温度在50℃及以上；
    2 年均冻融循环20次及以上；
    3 处于化学侵蚀环境的。

3．3．5 有机锚固材料性能指标应符合表3．3．5的规定。

表3．3．5 有机锚固材料性能指标

3．3．6 锚固剂中严禁掺加挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。

3．3．7 无机锚固剂性能应符合表3．3．7的规定。

表3．3．7 无机锚固剂性能指标

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4 设 计

4．1 一般规定

4．1．1 锚栓的内力应采用下列规定计算：
    1 设备底座与设备基础结合面受力变形后宜保持为平面；
    2 设备荷载应通过设备底座直接传给设备基础，锚栓不传递压力；
    3 设备剪力应通过设备底座设置抗剪键传给设备基础，锚栓不承受剪力；
    4 锚栓群内力应按弹性理论计算。

4．1．2 锚栓的混凝土基材应为非开裂混凝土，应满足式(4．1．2)的要求。


    式中 σ_L——外荷载(包括锚栓荷载)及预应力在基材结构锚固区混凝土中所产生的应力标准值，拉为正，压为负；
         σ_R——由于混凝土收缩、温度变化及支座位移等在锚固区混凝土中所产生的拉应力标准值，可近似取σ_R＝3MPa。

4．1．3 抗拉锚栓锚固连接承载力验算应按下列公式。


    式中 γ₀——锚栓重要性系数，其锚固安全等级为一级、二级宜分别取1．2、1．1；
         S——锚栓荷载效应组合设计值，应按国家现行标准《建筑结构荷载规范》(GB 50009)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011)的有关规定进行计算；
         R——锚栓锚固承载力设计值；
         k——地震作用下锚栓锚固承载力降低系数，锚栓破坏时宜取1．0，基材破坏时宜取0．8；
         γ_RE——锚栓锚固承载力抗震调整系数，宜取1．0。

4．2 锚栓群受力计算

4．2．1 锚栓承受轴心拉力时(图4．2．1)，各锚栓所承受的拉力设计值应按下式计算：


    式中 N_sd——单个锚栓抗拉极限承载力设计值；
         N——锚栓作用于基础的总拉力设计值；
         n——受拉锚栓数量。


图4．2．1 锚栓群轴向受拉简图
4．2．2 锚栓同时承受轴心拉力、弯矩时，锚栓承受的最大拉力设计值应按下列公式计算。


    式中 N^h_sd——锚栓群中受力最大的锚栓抗拉极限承载力设计值；
         M——弯矩设计值；
         y₁，y_i——锚栓1及i至锚栓群形心轴x的垂直距离；
         y′₁，y′_i——锚栓1及i至锚栓群不受拉一侧最外排锚栓的垂直距离；
         L——轴力N作用点至锚栓群不受拉一侧最外排锚栓的垂直距离。


图4．2．2 锚栓群单向偏心受拉简图
1-中性轴；2-混凝土受压区

4．3 锚栓锚固极限受拉承载力计算

4．3．1 锚栓锚固受拉极限承载力N_Rd.c应按下列公式计算。
    1 锚栓锚固受拉拔出破坏时，应按下式计算：


    式中 N_Rd.c1——锚栓抗拉计算极限承载力标准值(N)；
         l——锚栓锚固长度(mm)；
         d——锚栓直径(mm)；
         τ₃₆——36mm直径光面锚栓在8d埋深条件下与无机锚固剂(抗压强度70MPa)胶结面抗剪强度(MPa)，试验实测值经综合修正后为6．5MPa；
         η₁——锚栓表面形式修正系数，取值应符合表4．3．1-1；
         η₂——锚栓锚固剂修正系数，取值应符合表4．3．1-2；
         η_d——锚栓直径修正系数，取值应符合表4．3．1-3；
         η_l——锚栓锚固长径比修正系数，取值应符合表4．3．1-4。

表4．3．1-1 锚栓表面形式修正系数(η₁)

表4．3．1-2 锚栓锚固剂修正系数(η₂)


表4．3．1-3 锚栓直径修正系数(η_d)


表4．3．1-4 锚栓锚固长径比修正系数(η_l)

    2 锚栓锚固受拉复合型破坏时，宜按下式计算：


    式中 N_Rd.c2——锚栓抗拉计算极限承载力标准值(N)；
         l_cone——锚栓锥形拔出破坏时最小锥体高度(mm)；
         f_cu——混凝土极限抗压强度(MPa)。

4．3．2 锚栓锚固受拉极限承载力N_Rd.c应按下式计算：

4．4 锚栓锚固受拉承载力计算

4．4．1 锚栓锚固受拉承载力设计值R应按下式计算：


    式中 γ_R——锚栓锚固承载力分项系数，通常情况下取1．5；疲劳条件下可按4．4．2条取值；高温条件下可按表4．4．3取值。

4．4．2 对承受疲劳荷载的抗拔锚栓，分项系数γ_R应取4．0。

4．4．3 高温环境下的抗拔锚栓，不同温度环境下锚栓锚固承载力分项系数γ_R应按表4．4．3取值。

表4．4．3 不同高温环境下锚栓锚固承载力分项系数γ_R

温度t/℃	100≤t≤150	150＜t≤200
项系数γR	2.0	3.0

4．4．4 低温环境下的抗拔锚栓，应按现行行业标准《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145有关规定执行。

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5 构造措施

5．1 混凝土基材

5．1．1 锚栓底距基底的距离不得小于100mm。

5．1．2 锚栓中心距混凝土基材边缘的距离不得小于4d(锚栓直径)且应大于等于200mm。

5．2 锚 栓

5．2．1 锚栓端部宜做成锥形。

5．2．2 锚栓锚固段不应小于8d，且不宜大于12d。

5．2．3 锚栓群锚栓中心间距不宜小于4d。

5．3 锚 孔

5．3．1 当采用有机锚固剂时，锚孔与锚栓直径之差应大于20mm，且小于30mm。当采用无机锚固剂时，锚孔与锚栓直径之差不应小于40mm。

5．3．2 锚孔深度与锚固段长度之差不应小于20mm。

5．4 锚固剂

5．4．1 当锚栓直径大于72mm时，不宜采用有机锚固剂。

5．4．2 有机锚固剂的固化剂应均匀，现场环境温度、作业时间应控制在产品要求范围内。

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6 锚固施工

6．1 一般规定

6．1．1 有机锚固剂、无机锚固剂以及非设备自带锚栓应进行复检，检验合格后使用。

6．1．2 锚固区基材应满足下列要求：
    1 基材表面应清除二次灌浆层、抹灰层、装饰层。
    2 预留锚孔应符合设计要求。
    3 基材表面应坚实、平整，不应有起砂、起壳、蜂窝、麻面、油污等影响锚固连接承载力的初始缺陷。
    4 锚孔应无残渣和粉尘；采用无机锚固剂时，孔内应充分润湿但不得有积水；采用有机锚固剂时，孔内应干燥。

6．1．3 锚孔锚固剂充盈系数应不小于1．0。

6．1．4 锚栓安装方法及工具应符合产品安装说明书的要求。

6．2 定位、钻孔

6．2．1 基材表面锚孔应进行准确定位，且应符合设计要求。

6．2．2 锚孔质量要求应满足表6．2．2。

表6．2．2 锚孔质量要求

6．2．3 锚孔宜避开受力主筋。

6．3 锚栓的安装

6．3．1 锚栓安装前，应清除表面附着物、浮锈和油污。

6．3．2 锚栓安装时，应竖直进入锚孔，避免侧壁碰撞基材。

6．3．3 采用无机锚固剂时，应严格按无机锚固剂的配比拌和，宜采用压力注浆，注浆压力0．3～0．5MPa。

6．3．4 采用有机锚固剂时，应根据锚固剂形态、锚栓方向采用与其相适应的方法。

6．3．5 锚固剂固化前，应按照锚固剂性能要求进行固化养生，固化期间禁止扰动。

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7 锚固检查与验收

7．1 一般规定

7．1．1 后置锚栓工程应在锚栓、基材混凝土、锚固剂等验收合格的基础上，进行质量验收。

7．1．2 有机锚固完成后24h、无机锚固完成后48h，且锚固剂强度大于设计强度的90％时，方可进行锚栓承载力检验。

7．1．3 现场承载力检验，应采用静载荷试验的方法进行检验，检验方法宜符合本规范附录A规定；相同条件锚栓的检验数量不应少于其总数的5％，且不应少于3根；当总数不足3根时，应全数检验。

7．1．4 混凝土强度应采用现场钻芯法检测，按现行国家标准《混凝土结构现场检测技术标准》GB／T 50784有关规定确定；混凝土缺陷宜采用超声波法检测，按国家现行标准《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CECS 21有关规定确定。

7．2 施工质量检验

7．2．1 后置锚栓锚固施工质量控制应满足表7．2．1的规定。

表7．2．1 后置锚栓施工质量控制

7．2．2 混凝土基材的厚度应符合本规范5．1．1条的要求；

7．2．3 混凝土基材的强度应符合本规范3．1．2条的要求；

7．2．4 锚栓抗拔承载力检测应符合本规范7．1．3的要求，且应符合设计要求。

7．3 文件资料检查与验收

7．3．1 锚固工程文件资料检查应包括下列内容：
    1 设计施工图纸及设计变更资料、混凝土基材检测报告、锚栓的质量证明材料、锚固剂的材质证明资料；
    2 锚固施工方案、施工记录、施工检测记录及承载力检验报告等文字资料。

7．3．2 锚固工程验收应提供下列文件：
    1 设计图纸、设计变更资料及竣工图纸；
    2 锚栓的产品质量合格证明书、安装使用说明书及进场后的复检报告；
    3 锚固剂的产品质量合格证明书、使用说明书及进场后的复检报告；
    4 基材混凝土试验报告；
    5 锚栓施工方案及施工记录，锚栓安装施工及质量验收记录；
    6 锚栓抗拔力现场检验报告，锚固体试块抗压强度报告。

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附录A 锚栓锚固承载力现场试验

A．1 一般规定

A．1．1 本方法适用于检测锚固工程锚栓的竖向抗拔承载力。

A．1．2 为设计提供依据的基本试验，加载至锚栓混凝土基材或锚固剂界面破坏；对工程锚栓验收试验时，可按设计要求确定检验荷载值。

A．1．3 基本试验宜采用慢速维持荷载法，验证性检验宜采用连续加载法。

A．2 仪器设备要求

A．2．1 现场检验的仪器设备应处于校验有效期内。

A．2．2 设备应配套齐全、主要参数应符合试验要求。

A．2．3 加荷设备应能按规定的速度加荷，测力系统整机误差不应超过全量程的±2％。

A．2．4 加荷装置应达到所加荷载1．2倍的安全系数，装置支撑点间的净距离应大于8倍锚栓直径，并应保证所施加的荷载方向始终与锚栓的轴线一致。

A．2．5 当记录位移时，锚栓位移测量记录仪宜能连续记录。

A．2．6 测量锚栓位移的位移计量程，应能够测量出锚栓相对于基材表面的垂直位移。

A．3 试验方法(基本试验、验收试验)

A．3．1 慢速维持荷载法应按下列规定评定：
    1 基本试验采用分级加载，荷载分级不得少于8级。试验的最大荷载可取设计值的2倍；
    2 每级荷载施加完毕后，应立即测读位移量。以后每隔5min测读一次，连续4次测读出的锚栓拔升值均小于0．01mm时，认为在该级荷载下的位移已达到稳定状态，可继续施加下一级荷载；
    3 符合下列情况之一时，可终止加载：
        1) 锚栓拔升值持续增长，且在1h内未达到稳定；
        2) 荷载无法施加，或者施加后荷载无法保持稳定；
        3) 锚栓被拔出，或者混凝土基材出现破裂现象；
    4 符合上述终止条件之一的前一级荷载，即为该锚栓的极限承载力；
    5 参加统计的试验锚栓，当满足其极差不超过平均值的30％时，可取其平均值为锚栓的极限承载力标准值；极差超过平均值的30％时，宜增加锚栓的试验数量并分析其原因，结合工程实际情况确定极限承载力；
    6 将锚栓极限承载力换算为锚栓的承载力设计值。

A．3．2 连续加载法应按下列规定评定：
    1 验收试验可取设计荷载的1．3倍；
    2 加载时应连续加载至最大加载量，加载时间应为4～5min；
    3 试验荷载达到最大加载量并维持5min，终止加载；
    4 单根锚栓验证性试验达到下列全部条件时为合格：
        1) 当在持荷期间锚栓无拔出位移；
        2) 基材混凝土无裂纹或其他局部损坏迹象；
        3) 最大加载量维持期间，无卸荷现象；
    5 当一个检验批所抽取的锚栓全部合格时，应评定该批锚栓合格；
    6 当一个检验批所抽取的试样中仅有5％或5％以下不合格(不足一根，按一根计)时，应另抽3根试样进行破坏性检验。若检验结果全数合格，该检验批仍可评定为合格批；
    7 当一个检验批所抽取的试样中不止5％(不足一根，按一根计)不合格时，应评定该批为不合格批。

本规范用词说明

1 为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词，说明如下：
    1)表示很严格，非这样做不可的用词：
      正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”。
    2)表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：
      正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”。
    3)表示允许稍有选择，在条件许可时，首先应这样做的用词：
      正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”。
      表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用“可”。

2 本规范中指明应按其他有关标准、规范执行的写法为“应符合……要求或规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

    1 《建筑结构荷载规范》GB 50009
    2 《混凝土结构设计规范》GB 50010
    3 《建筑抗震设计规范》GB 50011
    4 《碳素结构钢》GB／T 700
    5 《低合金高强度结构钢》GB／T 1591
    6 《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》GB／T 16823．1
    7 《混凝土结构现场检测技术标准》GB／T 50784
    8 《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145
    9 《混凝土结构工程用锚固胶》JG／T 340
    10 《超声法检测混凝土缺陷技术规程》CECS 21

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