05混凝土结构后锚固连接技术若干问题的研究.pdf

第36卷第9期
建筑结构
2006年9月
混凝土结构后锚固连接技术若干问题的研究
潘立
(中国建筑科学研究院建筑结构研究所北京100013)
提要]结合试验研究、工程设计与施工体会,对混凝土结构后锚固连接锚栓的产品分类、性能标准、适用范
围、性能检验、复杂荷载下的锚固性能检验要求及方法裂缝对锚栓承载力的影响、锚固失效、锚栓承载力分项
系数yR的取值等问题进行了讨论,对《混凝土结构后锚固技术规程(JGJ1452004)中相关的部分条款提出了
不同意见和修改建议。
[关键词]后锚固连接可靠性锚栓分类适用性锚固失效
Research on Some Problems About Technology of Post-installed Fastenings in Concrete Structures/Pan Li( Institute of
Building Structures, China Academy of Building Research Beijing 100013, China)
Abstract: Based on the experimental analysis and the experiences in design and construction in practice, some professional
problems to anchors, which are used in post-installed fastenings on concrete structures, are discussed. The problems include
product dassification, capability criterions, applicability performance test, method and request of test on the fastening ability
under complex loads, influence of crack on the strength of anchor, fastening invalidation, valuing of the material coefficient of
anchor, etc. Based on the analysis, some different ideas and suggestions are proposed to the relative parts of Technical
Specification for Post-installed Fastenings in Concrete Structures(JGJ145-2004)
Keywords: connection by post-installed fastenings; reliability; anchor; classification; applicability; fastening invalidation
0引言
JGJ1452004规程作为国家行业标准,应该更注重制
在混凝土结构基体上借助钢制锚栓或化学植筋定衡量这些后锚固产品性能的检验标准、设计和应用
将钢构件、钢型材等附属物与结构相连的技术通常简技术条件、与质量检测相关的规定,而不宜分门别类限
称为后锚固连接技术。为规范该项技术的应用,建设定锚栓的适用范围。规程理应规定:凡符合设定性能
部于2005年1月13日颁布了《混凝土结构后锚固技术检验标准的产品,无论何种工作机理、属哪种类型均可
规程》JGJ145-2004《),,)(简称规程)结合课题研究、工应用,否则便不允许设计选用,或通过质量检测要求使
程设计与施工经验谈谈对该规程部分条款的学习体其无法通过验收。
会、不同意见与技术建议。
每种类型、规格的建筑锚栓/植筋均有特定的适用
1锚栓的适用性
范围与应用条件,产品安全性是在可比条件下获得的
规程4.1.2条规定“膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、化相对标准,与产品构造、安装质量、基材情况、破坏形式
学植筋可用作非结构构件的后锚固连接,也可用作受等多种因素相关,并涉及颈缩拔断率 Rneck( neck
压、中心受剪(c≥10h)压剪组合之结构构件的后锚Nn,nck和N分别为发生颈缩拔断破坏的锚栓
固连接。”其中c为锚栓与混凝土基材边缘的距离,h数和同批同条件试件的总数)、极限位移、后续膨胀功
为锚栓有效锚固深度。无论钢筋混凝土结构是否有抗能、锚固力衰减等多项指标。规程的上述规定,实际上
震设防要求,规程4.1.3条规定“膨胀型锚栓和扩孔型是单一地按产品锚固机理对其安全性进行了分级,或
锚栓不得用于受拉、边缘受剪(c<10h)、拉剪复合受简单地按产品类型对其可靠性进行了评定,这显然不
力的结构构件及生命线工程非结构构件的后锚固连完全符合实际情况,也是目前规程受到锚栓主流产品
接。”规程4.1.4条规定:“满足锚固深度要求的化学植研制、生产、应用企业(包括部分规程参编单位)质疑的
筋及螺杆,可应用于抗震设防烈度不大于8度之受拉、主要原因。
边缘受剪拉剪复合受力之结构构件及非结构构件的2关于锚栓分类
后锚固连接。”
规程将建筑锚栓分为以下三类:膨胀型锚栓、扩孔
基于市场需求,建筑锚栓、锚杆、植筋胶产品近年型锚栓、化学植筋(粘结型锚栓),其目的是根据此分类
来有了较大改进,出现了一些性能更好的新产品。限定产品适用范围。对这些锚栓工作机理的研究可知:
17
the standard is downloaded from www.befxw.com standard sharing
(1)对于膨胀型锚栓,当锚栓受拉拔发生位移时,
栓杆锥面挤入套管迫使其胀开,当套管与混凝土孔壁
产生挤压摩擦作用时,孔壁受挤压后发生变形,会出现
挤压扩孔现象。套管钢材的硬度越高、外周齿槽数量
越多、预紧程度或拉拔力越大,该现象也越明显。在膨
胀型锚栓的抗拉拔承载力中,以挤压摩擦作用的贡献
为主,挤压扩孔作用的贡献为辅。这类锚栓一般有较
图2巨成牌机械自锁重载抗振型后置式锚固螺栓
好的后续膨胀功能。
图3为国外建筑市场上已广泛使用的混凝土螺
(2)对于扩孔型锚栓,使用专用锥孔钻头成孔扩
孔,混凝土孔壁的锥面与锚栓膨胀端发生“镶嵌咬合”栓,栓杆上设宽距螺纹,部分产品的前端螺纹被加工成
但膨胀端与孔壁也同时存在挤压摩擦作用。在扩孔型齿状,一般用4.8或5.6级钢材加工产品安装时,先
锚栓的抗拉拔承载力中,以“镶嵌咬合”作用的贡献为在混凝土结构上钻孔,然后用工具扳手旋拧栓杆外露
主挤压摩擦作用的贡献为辅。扩孔型锚栓的后续膨端的六方头使栓杆进入钻孔,螺纹挤压并嵌入孔壁使
螺栓获得锚固力。
胀作用很小,或无此项功能。
(3)化学植筋(粘结型锚栓)依靠栓杆与孔壁之间
图4为新型双套管双向膨胀锚栓,安装预紧时,两
的粘结抗剪作用获得抗拉拔承载力,无后续膨胀功能。个膨胀套管分别从两端胀开挤压钻孔孔壁。当其承受
随拉拔力增大,栓杆直径减小,可促使粘结胶沿孔径方拉拔力并发生位移时,两个膨胀套管分别从前端继续
向从孔壁上被剥离。栓杆一旦发生拔出滑移,则表明胀开,同时依靠挤压摩擦与嵌入咬合混凝土孔壁获得
锚固力,产品有后续膨胀功能。
其有效粘结面积开始减小,锚固失效过程开始发生。
试验研究表明,增大膨胀型锚栓的挤压扩孔程度,
即增加“镶嵌咬合”的作用,可改善其锚固性能;增加扩
孔型锚栓底部的锥面