化学锚栓在群锚受扭工况下，扭矩如何分配到各锚栓？

#行业资讯 ·2026-08-26 13:55:53

在支架、牛腿、设备底座以及幕墙转接件的现场施工中，绝大多数情况都是由多根锚栓共同受力，此种工况即被定义为群锚受力。当荷载存在偏心、支架承受剪力或板面受到扭矩作用时，群锚即产生平面扭矩效应。部分施工人员依据经验推测该扭矩由各锚栓平均分摊，这种认识属于严重错误。实际上群锚受扭工况下各锚栓分配到的剪力并不相同，其受力大小与该锚栓至群锚形心的距离呈正比关系，因而边角部位的锚栓受力最大，且该位置成为后期拉拔及剪切破坏的高发区域。本文依据JGJ 145-2013《混凝土结构后锚固技术规程》对群锚扭矩分配原理、计算公式、受力叠加逻辑以及现场常见问题进行系统说明。

关于群锚受扭的受力分配，规范所采用的弹性计算原则与平均分配思路完全相反。群锚受扭计算遵循刚性底板与弹性锚栓的假定，即连接板具有足够刚度且变形极小，全部锚栓均绕群锚形心发生旋转；锚栓处于弹性工作阶段时其受力大小与该锚栓至形心的距离成正比关系。JGJ 145-2013中群锚受剪及受扭计算采用三项基本假定，即底板刚性假定、锚栓弹性假定以及位移协调假定。底板刚性假定指转接钢板或底座不发生变形，整体绕群锚形心作刚体转动；锚栓弹性假定指所有锚栓刚度一致且受力与变形成正比；位移协调假定指锚栓剪切位移与其到形心距离成正比。基于上述三项假定可得出规范的核心分配规则，即扭矩所产生的剪切力与锚栓到形心的距离成正比。

依据JGJ 145-2013第5.3.5条的规定，在扭矩T作用下单根锚栓的剪力需分解为X水平分量与Y竖向分量，最终合成总剪力。X向剪力由公式Vₛᵢₓ = T·yᵢ / (Σxᵢ² + Σyᵢ²)确定，Y向剪力由公式Vₛᵢᵧ = T·xᵢ / (Σxᵢ² + Σyᵢ²)确定，其中T代表作用于群锚形心的外扭矩设计值，xᵢ与yᵢ为第i根锚栓相对于群锚形心的坐标值，Σxᵢ²与Σyᵢ²分别为所有锚栓X坐标平方和与Y坐标平方和。扭矩产生的单根锚栓总剪力由Vₜ = √(Vₛᵢₓ² + Vₛᵢᵧ²)计算得出，其受力方向垂直于该锚栓与形心的连线，即纯切线方向，该方向与刚体转动的受力逻辑相符。

以最常见的矩形四锚栓对称布置为例，形心位于几何中心且四根锚栓对称分布，各锚栓到形心距离相等，因而扭矩分配后各锚栓的剪力大小一致但方向不同。非对称布置情形下，各锚栓的受力差距显著增大，远端边角锚栓的受力成倍大于内侧锚栓。群锚破坏通常首先发生于角部锚栓，对称布置仅代表扭矩剪力大小一致，但竖向及水平恒活荷载叠加后仍会出现单根最不利控制锚栓。

现场工况中极少存在单纯受扭情况，绝大多数工况为中心直剪与偏心扭矩的共同作用。中心直剪由全部锚栓均匀承担，单根锚栓剪力V₀ = V / n；扭矩剪力则按上述规范公式计算，边角锚栓受力最大。最终需将直剪均匀剪力与扭矩方向剪力进行矢量叠加，同向叠加时锚栓剪力达到最大值并构成控制工况，反向叠加时剪力减小。整组群锚的承载力由叠加后受力最大的单根锚栓决定。

群锚受扭计算中平均分配的错误做法会大幅低估边角锚栓受力并导致选型偏小。仅计算直剪而忽略偏心扭矩的做法同样不可取，微小偏心即可产生附加扭矩并在长期动载下造成边角锚栓破坏。扭矩剪力具有方向属性且必须进行矢量合成，直接数值相加会产生显著偏差。非对称布置及多荷载组合条件下内侧锚栓也可能成为最不利点，因而严禁凭经验跳过验算。

针对扭矩破坏风险的优化措施包括如下几个方面。锚栓布置应优先采用对称形式以使扭矩剪力均匀分配并避免应力集中。外轮廓间距应被合理增大以提升整体抗扭刚度并降低单锚受力。荷载偏心应被严格控制，设备及支架应居中安装以减小附加扭矩。角部锚栓在关键承重及抗震工况下应提升规格并严格控制施工质量。长短混用及错位布置应被杜绝，非规则群锚受力离散性大且容易出现单点过载破坏。