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中华人民共和国行业标准混凝土结构后锚固技术规程JGJ145--2004
摘自:龙房川
点击: 16093359次
发布时间:2010/4/27

 

中华人民共和国行业标准混凝土结构后锚固技术规程JGJ145--2004

批准部门:中华人民共和国建设部

施行日期:200531

中华人民共和国建设部

307

建设部关于发布行业标准《混凝土结构后锚固技术规程》的公告

现批准《混凝土结构后锚固技术规程》为行业标准,编号为JCJ 145-2004,自200531日起实施。其中,第4.1.34.2.44.2.7条为强制性条文,必须严格执行。

本规程由建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。

根据建设部建标[18]58号文的要求,规程编制组经广泛调查研究,认真总结工程实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见基础上,制定了本规程。

本规程的主要技术内容是:总则,术语和符号,材料,设计基本规定,锚固连接内力分析,承载能力极限状态计算,锚固抗震设计,构造措施,锚固施工与验收及锚固承载力现场检验方法。

本规程由建设部负责管理和对强制性条文的解释,由主编单位负责具体技术内容的解释。

本规程主编单位;中国建筑科学研究院(地址:北京市北三环东路30号;邮政编码:100013)

本规程参加单位:中科院大连化物所 河南省建筑科学研究院 慧鱼(太仓)建筑锚栓有限公司 喜利得(中国)有限公司

本规程主要起草人:万墨林 韩继云 邸小坛 贺曼罗吴金虎

1 总 则

1.0.1 为使混凝土结构后锚固连接设计与施工做到技术先进、安全可靠,经济合理,制定本规程。

1.02 本规程适用于被连接件以普通混凝土为基材的后锚固连接的设计、施工及验收;不适用以砌体或轻混凝土为基材的锚固。

1.0.3 后锚固连接设计应考虑被连接结构的类型(结构构件与非结构构件)、锚栓受力状况(受拉、受压、受弯、受剪,及其组合)、荷载类型及锚固连接的安全等级(重要与一般)等因素的综合影响。

1.0.4 后锚固连接的设计,施工及验收,除满足本规程的规定外,尚应符合国家现行有关强制性标准的规定。

2 术语和符号

2.1 术 语

2.1.1 后锚固 post-installed fastenings

通过相关技术手段在既有混凝土结构上的锚固。

2.1.2 锚栓 anchor

将被连接件锚固到混凝土基材上的锚固组件。

2.1.3 膨胀型锚栓 expansion anchors

利用膨胀件挤压锚孔孔壁形成锚固作用的锚栓(2.1.3-1,图2.1.3-2)

2.1.4 扩孔型锚栓 undercut anchors

通过锚孔底部扩孔与锚栓膨胀件之间的锁键形成锚固作用的锚栓(2.1.4)

2.1.5 化学植筋 bonded rebars

以化学胶粘剂--锚固胶,将带肋钢筋及长螺杆等胶结固定于混凝土基材锚孔中的一种后锚固生根钢筋(2.1.5)

2.1.6 基材 base material

承载锚栓的母体结构材料,本规程指混凝土。

2.1.7 群锚 anchor group

共同工作的多个锚栓。

2.1.8 被连接件 fixture

被锚固到混凝土基材上的物件。

2.1.9 锚板 anchor plate

锚固到混凝土基材上的钢板。

2.1.10 破坏模式 failure mode

荷载下锚固连接的破坏形式。

2.1.11 锚栓破坏 anchor failure

锚栓或植筋本身钢材被拉断,剪坏或复合受力破坏形式(2.1.11)

2.1.12 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 (2.1.12)

2.1.D 混合型破坏 combination failure

化学植筋受拉时形成以基材表面混凝土锥体及深部粘结拔出之组合破坏形式(2.1.13)

2.1.14 混凝土边缘破坏 concrete edge failure

基材边缘受剪时形成以锚栓轴为顶点的混凝土楔形体破坏形式(2.1.14)

2.1.15 剪撬破坏 pryout failure

中心受剪时基材混凝土沿反方向被锚栓撬坏(2.1.15)

2.1.16 劈裂破坏 splitting failure

基材混凝土因锚栓膨胀挤压力而沿锚栓轴线或若干锚栓轴线连线之开裂破坏形式(2.1.16)

2.1.17 拔出破坏 pull-out failure

拉力作用下锚栓整体从锚孔中被拉出的破坏形式(2.1.17)

2.1.18 穿出破坏 pull-through faliure

拉力作用下锚栓膨胀锥从套筒中被拉出而膨胀套仍留在锚孔中的破坏形式(2.1.18)

2.1.19 胶筋界面破坏 steeladhesive interface failure

化学植筋或粘结型锚栓受拉时,沿胶粘剂与钢筋界面之拔出破坏形式(2.1.19)

2.1.20 胶混界面破坏 adhesiveconcrete interface failure

化学植筋受拉时,沿胶粘剂与混凝土孔壁界面之拔出破坏形式(2.1.20)

2.1.21 设计使用年限 design working life

设计规定的锚固件或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时间。

2.2 符 号

3 材 料

3.1 混凝土基材

3.1.1 混凝土基材应坚实,且具有较大体量,能承担对被连接件的锚固和全部附加荷载。

3.1.2 风化混凝土、严重裂损混凝土、不密实混凝土、结构抹灰层,装饰层等,均不得作为锚固基材。

3.1.3 基材混凝土强度等级不应低于C20。基材混凝土强度指标及弹性模量取值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确定。

3.2 锚 栓

3.2.1 混凝土结构所用锚栓的材质可为碳素钢、不锈钢或合金钢,应根据环境条件的差异及耐久性要求的不同,选用相应的品种。锚栓的性能应符合现行行业标准《混凝土用膨胀型,扩孔型建筑锚栓》JG 160的相关规定。

3.2.2 碳家钢和合金钢锚栓的性能等级应按所用钢材的抗拉强度标准值及屈强比确定,相应的性能指标应按表3.2.2采用。

3.2.3 不锈钢锚栓的性能等级应按所用钢材的抗拉强度标准值及屈服强度标准值确定,相应的性能指标应按表3.2.3采用。

3.2.4 化学植筋的钢筋及螺杆,应采用HRB400级和HRB335级带肋钢筋及Q235Q345钢螺杆。钢筋的强度指标按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010规定采用。

3.2.5 锚栓弹性模量可取2.0×105 MPa

3.3 锚固胶

3.3.1 化学植筋所用锚固胶的锚固性能应通过专门的试验确定。对获准使用的锚固胶,除说明书规定可以掺入定量的掺和剂(填料)外,现场施工中不宜随意增添掺料。

3.3.2 锚固胶按使用形态的不同分为管装式、机械注入式和现场配制式(3.3.2),应根据使用对象的特征和现场条件合理选用。

3.3.3 环氧基锚固胶的性能指标应满足表3.3.3的要求。

4 设计基本规定

4.1 锚栓分类及适用范围

4.1.1 锚栓按工作原理及构造的不同可分为膨胀型锚栓,扩孔型锚栓、化学植筋及其他类型锚栓。各类锚栓的选用除考虑锚栓本身性能差异外,尚应考虑基材性状,锚固连接的受力性质,被连接结构类型、有无抗震设防要求等因素的综合影响。

4.1.2 膨胀型锚栓,扩孔型锚栓、化学植筋可用作非结构构件的后锚固连接,也可用作受压、中心受剪(c≥lOhef),压剪组合之结构构件的后锚固连接。各类锚栓的特许适用和限定范围,应满足本规程4.1.3条~4.1.4条有关规定。

注:非结构构件包括建筑非结构构件(如围护外墙,隔墙.幕墙、吊顶、广告牌、储物柜架等)及建筑附属机电设备的支架(如电梯,照明和应急电源,通信设备,管道系统,采暖和空调系统,烟火

监测和消防系统,公用天线等)等:

4.1.3 膨胀型锚栓和扩孔型锚栓不得用子受拉、边缘受剪(clOhef)、拉剪复合受力的结构构件及生命线工程非结构构件的后锚固连接。

4.1.4 满足锚固深度要求的化学植筋及螺杆(2.1.5),可应用于抗震设防烈度不大于8度之受拉、边缘受剪,拉剪复合受力之结构构件及非结构构件的后锚固连接。

4.2 锚固设计原则

4.2.1 本规程采用以试验研究数据和工程经验为依据,以分项系数为表达形式的极限状态设计方法。

4.2.2 后锚固连接设计所采用的设计使用年限应与整个被连接结构的设计使用年限一致。

4.2.3 根据锚固连接破坏后果的严重程度,后锚固连接划分为二个安全等级。混凝土结构后锚固连接设计,应按表4.2.3的规定,采用相应的安全等级,但不应低于被连接结构的安全等级。

4.2.5 后锚固连接设计,应根据被连接结构类型、锚固连接受力性质及锚栓类型的不同,对其破坏型态加以控制。对受拉、边缘受剪、拉剪组合之结构构件及生命线工程非结构构件的锚固连接,应控制为锚栓或植筋钢材破坏,不应控制为混凝土基材破坏;对于膨胀型锚栓及扩孔型锚栓锚固连接,不应发生整体拔出破坏,不宜产生锚杆穿出破坏;对于满足锚固深度要求的化学植筋及长螺杆,不应产生混疑土基材破坏及拔出破坏(包括沿胶筋界面破坏和胶混界面破坏)

4.2.6 混凝土结构后锚固连接承载力分项系数γR,应根据锚固连接破坏类型及被连接结构类型的不同,按表4.2.6采用。当有充分试验依据和可靠使用经验,并经国家指定的机构技术认证许可后,其值可做适当调整。

4.2.7 未经有资质的技术鉴定或设计许可,不得改变后锚固连接的用途和使用环境。

5 锚固连接内力分析

5.1 一般规定

5.1.1 锚栓内力宜按下列基本假定进行计算:

1 被连接件与基材结合面受力变形后仍保持为平面,锚板出平面刚度较大,其弯曲变形忽略不计;

2 锚栓本身不传递压力(化学植筋除外),锚固连接的压力应通过被连接件的锚板直接传给混凝土基材;

3 群锚锚栓内力按弹性理论计算。当锚固破坏为锚栓或植筋钢材破坏,且为低强(≤5.8)钢材时,可考虑塑性应力重分布,按弹塑性理论计算。

5.1.2 当式(5.1.2)成立时,锚固区基材可判定为非开裂混凝土;否则宜判定为开裂混凝土,并按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010计算其裂缝宽度:

5.2 群锚受拉内力计算

5.2.1 轴心拉力作用下(5.2.1),各锚栓所承受的拉力设计值应按下式计算:

5.3 群锚受剪内力计算

6 承载能力极限状态计算

6.1 受拉承载能力计算

6.2 受剪承载能力能力计算

6.3 拉剪复合受力承载力计算

7 锚固抗震设计

7.0.1 有抗震设防要求的锚固连接所用之锚栓,应选用化学植筋和能防止膨胀片松弛的扩孔型锚栓或扭矩控制式膨胀型锚栓,不应选用锥体与套筒分离的位移控制式膨胀型锚栓。

7.0.2 抗震设计锚栓布置,除应遵守本规程第8章有关规定外,宜布置在构件的受压区,非开裂区,不应布置在素混凝土区;对于高烈度区一级抗震之重要结构构件的锚固连接,宜布置在有纵横钢筋环绕的区域。

7.0.3 抗震锚固连接锚栓的最小有效锚固深度宜满足表7.0.3的规定,当有充分试验依据及可靠工程经验并经国家指定机构认证许可时可不受其限制。

8 构造措施

9 锚固施工及验收

9.1 基本要求

9.1.1 锚栓的类别和规格应符合设计要求,应有该产品制造商提供的产品合格证书和使用说明书,且应根据相关产品标准的有关规定进行施工和验收;

9.1.2 锚栓安装时,锚固区基材应符合下列要求:

1 混凝土强度应满足设计要求,否则应修订锚固参数;

2 表面应坚实,平整,不应有起砂、起壳、蜂窝、麻面、油污等影响锚固承载力的现象;

3 若设计无说明,在锚固深度的范围内应基本干燥。

9.1.3 锚栓安装方法及工具应符合该产品安装说明书的要求。

9.2 锚 孔

9.2.1 锚孔应符合设计或产品安装说明书的要求,当无具体要求时,应符合表9.2.1-1和表9.2.1-2的要求。

9.2.2 对于膨胀型锚栓和扩孔型锚栓的锚孔,应用空压机或手动气筒吹净孔内粉屑;对于化学植筋的锚孔,应先用空压机或手动气筒彻底吹净孔内碎碴和粉尘,再用丙酮擦拭孔道,并保持孔道干燥。

9.2.3 锚孔应避开受力主筋,对于废孔,应用化学锚固胶或高强度等级的树脂水泥砂浆填实。

9.3 锚栓的安装与锚固

9.3.1 锚栓的安装方法,应根据设计选型及连接构造的不同;分别采用预插式安装(9.3.1-1),穿透式安装(9.3.1.2)或离开基面的安装(9.3.1-3)

9.3.2 锚栓安装前.应彻底清除表面附着物、浮锈和油污。

9.3.3 扩孔型锚栓和膨胀型锚栓的锚固操作应按产品说明书的规定进行。

9.3.4 化学植筋的安装应根据锚固胶施用形态(管装式,机械注入式现场配制式) 和方向(向上 向下 水平)的不同采用相应的方法。化学植筋的焊接,应考虑焊接高温对胶的不良影响,采取有效的降温措施,离开基面的钢筋预留长度应不小于20d,且不小于200mm

9.3.5 化学植筋置入锚孔后,在固化完成之前,应按照厂家所提供的养生条件进行固化养生,固化期间禁止扰动。

9.3.6 后锚固连接施工质量应符合设计要求和产品说明书的规定,当设计无具体要求时,应符合表9.3.6的要求。

9.4 锚固质量检查与验收

9.4.1 锚固质量检查应包括下述内容:

1 文件资料检查;

2 锚栓,锚固胶的类别,规格是否符合设计和标准要求;

3 锚栓的位置是否符合设计要求;

4 基材混凝土强度是否符合没计要求;

5 锚孔质量检查;

6 锚固质量;

7 群锚纵横排列应符合规定,安装后的锚栓外观应整齐洁净;

8 按附录A对锚栓的实际抗拔力进行抽样检验。

胶的出厂质量保证书(或检验证明,其中应有主要组成及性能指标,生产日期,产品标准号等等)、锚杆的质量合格证书(含钢号、尺寸规格等等),施TT艺记录及操作规程和施工自检人员的检查结果等文件。

9.4.3 锚孔质量检查应包括下述内容:

1 锚孔的位置,直径、孔深和垂直度,当采用预扩孔扩孔型锚栓时,尚应检查扩孔部分的直径和深度;

2 锚孔的清孔情况:

3 锚孔周围混凝土是否存在缺陷,是否已基本干燥,环境温度是否符合要求;

4 钻孔是否伤及钢筋。

9.4.4锚固质量的检查应符合下列要求:

1 对于化学植筋应对照施工图检查植筋位置、尺寸、垂直(水平)度及胶浆外观固化情况等;用铁钉刻划检查胶浆固化程度,以手拔摇方式初步检验被连接件是否锚牢锚实等。

2 膨胀型锚栓和扩孔型锚栓应按设计或产品安装说明书的要求检查锚固深度、预紧力控制、膨胀位移控制等。

9.4.5 锚固工程验收,应提供下列文件和记录:

1 设计变更;

2 锚栓的质量合格证书、产品安装(使用)说明书和进场

后的复验报告;

3 锚固安装工程施工记录;

4 锚固工程质量检查记录;

5 锚栓抗拔力现场抽检报告;

6 分项工程质量评定记录;

7 工程重大问题处理记录;

8 竣工图及其他有关文件记录。

附录A 锚固承载力现场检验方法

A.1 基本规定

A.1.1 混凝土结构后锚固工程质量应进行抗拔承载力的现场检验。

A.1.2 锚栓抗拔承载力现场检验可分为非破坏性检验和破坏性检验。对于一般结构及非结构构件,可采用非破坏性检验;对于重要结构构件及生命线工程非结构构件,应采用破坏性检验。

A.2 试样选取

A.2.1 锚固抗拔承载力现场非破坏性检验可采用随机抽样办法取样。

A.2.2 同规格,同型号,基本相同部位的锚栓组成一个检验批。抽取数量按每批锚栓总数的1‰计算,且不少于3根。

A.3 检验设备

A.3.1 现场检验用的仪器,设备,如拉拔仪、x-y记录仪、电子荷载位移测量仪等,应定期检定。

A.3.2 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.3.3 加荷设备应能保证所施加的拉伸荷载始终与锚栓的轴线一致。

A.3.4 位移测量记录仪宜能连续记录。当不能连续记录荷载位移曲线时,可分阶段记录,在到达荷载峰值前,记录点应在10点以上。位移测量误差不应超过0.02mm

A.3.5 位移仪应保证能够测量出锚栓相对于基材表面的垂直位移,直至锚固破坏。

A.4 检验方法

A.4.1 加荷设备支撑环内径Do应满足下述要求:化学植筋Do≥max(12d250mm),膨胀型锚栓和扩孔型锚栓Do≥4hef

A.4.2 锚栓拉拔检验可选用以下两种加荷制度:

1 连续加载,以匀速加载至设定荷载或锚固破坏,总加荷日寸间为23min

2 分级加载,以预计极限荷载的10%为一级,逐级加荷,每级荷载保持12min,至设定荷载或锚固破坏。

A.4.3 非破坏性检验,荷载检验值应取0.9Aafyk0.8 NRK.c计算之较小值。NRK.c为非钢材破坏承载力标准值,可按本规程6.1节有关规定计算。

A.5 检验结果评定

A.5.1 非破坏性检验荷载下,以混凝土基材无裂缝、锚栓或植筋无滑移等宏观裂损现象,且2min持荷期间荷载降低不大于5%时为合格。当非破坏性检验为不合格时,应另抽不少于3个锚栓做破坏性检验判断。

A.5.2 对于破坏性检验,该批锚栓的极限抗拔力满足下列规定为合格:

本规程用词说明

1 为了便于在执行本规程条文时区别对待,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:

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:

正面词采用"";反面词采用"不应""不得"

3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先这样做的:

正面词采用"";反面词采用"不宜"

表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用""

2 规程中指明应按其他有关标准执行时的写法为:

"应符合……的规定""应按……执行"

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中华人民共和国行业标准

混凝土结构后锚固技术规程

JGJ 145-2004

条文说明

(混凝土结构后锚固技术规程)JCJ 145-2004,经建设部2005113307号公告批准,业以发布。

为便于广大设计、施工、科研、学校等单位的有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定,《混凝土结构后锚固技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明,供使用者参考。在使用中如发现本条文说明有不妥之处,请将意见函寄中国建筑科学研究院(主编单位)

1 总 则

1.0.1 随着旧房改造的全面开展、结构加固工程的增多,建筑装修的普及,后锚固连接技术发展较快,并成为不可缺少的一种新型技术。顾名思义,后锚相应于先锚(预埋),具有施工简便、使用灵活等优点,国外应用巳相当普遍,不仅既有工程,新建工程也广泛采用,欧洲、美国及日本巳编有相应标准。相对而盲,我国起步较晚,作为后锚固连接的主要产品--锚栓,品种较为单一,性能不够稳定。目前,德国、瑞士、日本等国的锚栓厂商已抢占了中国大半个锚栓市场,形成国产锚栓与进口产品激烈竞争与混用局面,整个锚栓市场缺乏标准、规范约束,致使生产与使用严重脱节,工程事故时有发生。为安全可靠及经济合理的使用,正确有序地引导我国后锚固技术的健康发展,特制定本规程。

1.0.2 后锚固连接的受力性能与基材的种类密切相关,目前国内外的科研成果及使用经验主要集中在普通钢筋混凝土及预应力混凝土结构,砌体结构及轻混凝土结构数据较少。本着成熟可靠原则,参考《欧洲技术指南--混凝土用(金属)锚栓》(ETAG),本规程限定其适用范围为普通混凝土结构基材,暂不适用于砌体结构和轻混凝土结构基材。

1.0.3 后锚固连接与预埋连接相比,可能的破坏形态较多且较为复杂,总体上说,失效概率较大;失效概率与破坏形态密切相关,且直接依赖于锚栓的种类和锚固参数的设定。因此,后锚固连接设计必须考虑锚栓的受力状况(拉、压、弯、剪,及其组合)、荷载类型以及被锚固结构的类型和锚固连接的安全等级等因素的综合影响。

1.0.4 本规程所用锚栓,是指满足相关产品标准并经国家权威机构检验认证的锚栓。目前,国内各厂家所生产的锚栓,大部分未经检验认证,也无系统的性能指标或指标不全,致使设计、施工无法直接采用。为确保使用安全,应坚决纠正。

2 术语和符号

2.1 术 语

本规程采用的术语及涵义,主要是参考《混凝土用锚栓欧洲技术批准指南》(ETAG)并结合了我国的习惯叫法确定的。

2.1.1 后锚固是相对于浇筑混凝土时预先埋设其中--先锚固而命名,是在已经硬化的既有混凝土结构上通过相关技术手段的锚固。

2.1.22.1.5 根据国际惯例,结合我国实际情况,本规程包容定义了膨胀型锚栓、扩孔型锚栓,化学植筋和长螺杆等类型,但就国际市场和发展趋势分析,锚栓品种远不止此。本着成熟可靠原则,它种锚栓有待规程修订时增补。

2.1.10 锚固破坏类型总体上可分为锚栓或植筋钢材破坏,基材混凝土破坏,以及锚栓或植筋拔出破坏三大类。分类目的在于精确地进行承载力计算分析,最大限度地提高锚固连接的安全可靠性及使用合理性。破坏类型与锚栓品种、锚固参数、基材性能及作用力性质等因素有关,其中锚栓品种及锚固参数最为直接。

2.1.11 锚栓或锚筋钢材破坏分拉断破坏。剪坏及拉剪复合受力破坏(2.1.11),主要发生在锚固深度超过临界深度hcr,或混凝土强度过高或锚固区钢筋密集,或锚栓或锚筋材质强度较低或

有效截面偏小时。此种破坏,一般具有明显的塑性变形,破坏荷载离散性较小。

2.1.12 膨胀型锚栓和扩孔型锚栓受拉时,形成以锚栓为中心的倒圆锥体混凝土基材破坏形式,称之为混凝土锥体破坏(2.1.12)。混凝土锥体破坏是机械锚栓锚固破坏的基本形式,特别是粗短锚栓,锥顶一般位于锚栓膨胀扩大头处,锥径约为三倍锚深(3hef)此种破坏表现出较大的脆性,破坏荷载离散性较大。

2.1.13 化学植筋或粘结型锚栓受拉时,形成上部锥体及深部粘结拔出之混合破坏形式(2.1.13)。当锚固深度小于钢材拉断之临界深度时(hefhcf),一般多发生混合型破坏;锥径约一倍锚深。

2.1.14 基材边缘锚栓受剪时,形成以锚栓轴为顶点的混凝土楔形体破坏形式(21.14)。楔形体大小和形状与边距c、锚深hef及锚栓外径dnam等有关。

2.1.15 基材中部锚栓受剪时,形成基材局部混凝土沿剪力反方向被锚栓撬坏的破坏形式(2.1.15)。剪撬破坏一般发生在埋深较浅的粗短锚栓情况。

2.1.16 基材混凝土因锚栓的膨胀挤压.形成沿锚栓轴线或群锚轴线连线之胀裂破坏形式(2.1.16),称为劈裂破坏。劈裂破坏与锚栓类型,边距c、间距s及基材厚度h有关。

2.1.17 机械锚栓受拉时,整个锚栓从锚孔中被拉出的破坏形式(2.1.17),称为拔出破坏。拔出破坏多发生在施工安装方法不当,如钻孔过大,锚栓预紧力不够等情况。拔出破坏承载力很低,离散性大,难于统计出有用的承载力指标。

2.1.18 膨胀型锚栓受拉时,锚栓膨胀锥从套筒中被拉出,而膨胀套筒(或膨胀片)仍留在锚孔中的破坏形式(2.1.18),称为穿出破坏。穿出破坏是某些锚栓常见破坏现象.主要是锚栓膨胀套筒或膨胀片材质过软,壁厚过薄,接触表面过于光滑等,因缺乏系统试验统计数据,其承载力只能由厂家提供,且荷载变形曲线存在一定滑移。

2.1.19 化学植筋受拉时,沿胶粘剂与钢筋界面之拔出破坏形式(2.1.19),称为胶筋界面破坏。胶筋界面破坏多发生在粘结剂强度较低,基材混凝土强度较高,锚固区配筋较多,钢筋表面较为光滑(如光圆钢筋)等情况。

2.1.20 化学植筋受拉时,沿胶粘剂与混凝土孔壁界面之拔出破坏形式(2.1.20),称为胶混界面破坏。胶混界面破坏主要发生在锚孔表面处理不当,如未清孔(存在大量灰粉),孔道过湿,

2.2 符 号

2.2.12.2.4 本规程采用的符号及其意义,主要是根据现行国家标准《工程结构设计基本术浯和通用符号》GBJ 132--90。并参考《混凝土用锚栓欧洲技术批准指南》ETAG制定的,即凡GBJ 132--90巳规定的,一律加以引用,不再定义和说明,凡GBJ 132--90未规定的,本规程结合国际惯例自行给出定义和说明。

3 材 料

3.1 混凝土基材

3.1.13.1.3 作为后锚固连接的母体--基材,必须坚固可靠,相对于被连接件,应有较大的体量,以便获得较高锚固力。同时,基材结构本身尚应具有相应的安全余量,以承相被连接件所产生的附加内力。显然.存在严重缺陷和混凝土强度等级较低的基材,锚固承载力较低.且很不可靠。

3.2 锚 栓

3.2.1-3.2.3 锚栓材料性能等级及机械性能指标,系按国家标准《紧固件机械性能--螺栓、螺钉和螺柱》GB 3098.1-82确定,为便于设计使用,本规程录用了相关项目和数据。

3.2.4 作为化学植筋使用的钢筋,一般以普通热轧带肋钢筋锚固性能最好,光圆钢筋较差。

3.3 锚固胶

3.3.13.33 化学植筋的锚固性能主要取决于锚固胶(又称胶粘剂、粘结剂)和施工方法,我国使用最广的锚固胶是环氧纂锚固胶,因此,表3.3.3X寸环氧基锚固胶的性能指标及使用条件提出了要求。其他品种的锚固胶,主要指无机锚固胶和进口胶,其性能应由厂家通过专门的试验确定和认证。

4 设计基本规定

4.1 锚栓分类及适用范围

4.1.1 锚栓是一切后锚固组件的总称,范围很广。锚栓按其工作原理及构造的不同,锚固性能及适用范围存在较大差异,ETAG分为膨胀型锚栓、扩孔型锚栓及粘结型锚栓(包括变形钢筋)三大类,我国习惯分为膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、粘结型锚栓及化学植筋四大类;新近出现了混凝土螺钉(Concrete Screws),制作简单,性能可靠,加之还有传统的射钉,混凝土钉等,皆因数据不够完整,暂未纳入,粘结型锚栓国外应用较多,但新近研究表明,性能欠佳,尤其是开裂混凝土基材,计算方法业不够成熟,破坏形态难于控制,故本规程也暂不列入。

锚栓的选用,除本身性能差异外,还应考虑基材是否开裂,锚固连接的受力性质(拉、压、中心受剪、边缘受剪),被连接结构类型(结构构件,非结构构件),有无抗震设防要求等因素的综合影响。

4.1.2 就国内外工程实践而盲,除化学植筋外,现有各种机械定型锚栓,包括膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、粘结型锚栓及混凝土螺钉等,绝大多数主要应用于非结构构件的后锚固连接,少数应用于受压、中心受剪(c≥1Ohef), 、压剪组合之结构构件的后锚固连接,尚未发现应用于受拉、边缘受剪及拉剪复合受力之结构构件的后锚固连接工程实践。

4.1.3 膨胀型锚栓(2.1.3),简称膨胀栓,是利用锥体与膨胀片(或膨胀套筒)的相对移动,促使膨胀片膨胀,与孔壁混凝土产生膨胀挤压力,并通过剪切摩擦作用产生抗拔力,实现对被连接件锚固的一种组件。膨胀型锚栓按安装时膨胀力控制方式的不同,分为扭矩控制式和位移控制式。前者以扭力控制,后者以位移控制。膨胀型锚栓由于定型较为粗短,埋深一般较浅,受力时主要表现为混凝土基材受拉破坏,属脆性破坏,因此,按我国《建筑结构可靠度设计统一标准》精神,不适用于受拉、边缘受剪(c1Ohef)、拉剪复合受力之结构构件及生命线工程非结构构件的后锚固连接。

扩孔型锚栓(2.14),简称扩孔栓或切槽栓,是通过对钻孔底部混凝土的再次切槽扩孔,利用扩孔后形成的混凝土承压面与锚栓膨胀扩大头间的机械互锁,实现对被连接件锚固的一种组件。扩孔型锚栓按扩孔方式的不同,分为预扩孔和自扩孔。前者以专用钻具预先切槽扩孔;后者锚栓自带刀具,安装时自行切槽扩孔,切槽安装一次完成。由于扩孔型锚栓锚固拉力主要是通过混凝土承压面与锚栓膨胀扩大头间的顶承作用直接传递,膨胀剪切摩擦作用较小。尽管如此,但扩孔型锚栓在基材混凝土锥体破坏型态上并无质的改善与提高,故其适用范围与膨胀型锚栓一样,不适用于受拉、边缘受剪(c1Ohef)、拉剪复合受力之结构构件的后锚固连接。

4.1.4 化学植筋及螺杆(2.1.5),简称植筋,是我国工程界广泛应用的一种后锚固连接技术,系以化学胶粘剂--锚固胶,将带肋钢筋及长螺杆胶结固定于混凝土基材钻孔中,通过粘结与琐键(interlock)作用,以实现对被连接件锚固的一种组件。化学植筋锚固基理与粘结型锚栓相同,但化学植筋及长螺杆由于长度不受限制,与现浇混凝土钢筋锚固相似,破坏形态易于控制,一般均可以控制为锚筋钢材破坏,故适用于静力及抗震设防烈度≤8之结构构件或非结构构件的锚固连接。对于承受疲劳荷载的结构构件的锚固连接,由于实验数据不多,使用经验(特别是构造措施)缺乏,应慎重使用。

4.2 锚固设计原则

4.2.1 目前我国后锚固连接设计计算较为混乱,有经验法,容许应力法、总安全系数法及极限状态法等多种方法。本规程根据国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068--2001,参考《混凝土用锚栓欧洲技术批准指南》(ETAG),采用了以试验研究数据和工程经验为依据,以分项系数为表达形式的极限状态设计方法。

4.2.2 我国后锚固连接多用于旧房改造,为与改造工程预期的后续使用寿命相匹配,使锚固设计更经济合理,故规定后锚固连接设计所采用的设计基准期T,应与整个被连接结构的设计基准期一致,显然,它比新建工程所规定的设计基准期短。

4.2.3 后锚固连接破坏型态多样且复杂,相对于结构,失效概率较大,故另设安全等级。混凝土结构后锚固连接的安全等级分为二级。所谓重要的锚固,是指后接大梁、悬臂梁、桁架、网架,以及大偏心受压柱等结构构件及生命线工程非结构构件之锚固连接,这些锚固连接一旦失效,破坏后果很严重,故定为一级。一般锚固,是指荷载较轻的中小型梁板结构,以及一般非结构件的锚固连接,此种锚固连接失效,破坏后果远不如一级严重,故定为二级。锚固连接的安全等级宜与整个被连接结构的安全等级相应或略高,即锚固设计的安全等级及取值,应取被连接结构和锚固连接二者中的较高值。

4.2.4 锚固承载力设计表达式按我国《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068--2001)规定采用,左端作用效应引入了锚固重要性系数γAγA≥γo。右端锚固抗力设计值R与一般设计规范不完全相同,是按RRkγR。确定,Rk为锚固承载力标准值,γR为锚固承载力分项系数,而非材料性能分项系数;锚固承载力标准值RK系直接由锚固抗力试验统计平均值及其离散系数确定,而非材料强度离散系数。

后锚固连接设计全过程,应按图1框图进行。基本程序为;分析基材性能特征选定锚栓品种及相关锚固参数锚栓内力分析锚固抗力计算承载力分析锚固设计完成。为获得最佳方案,其中的个别环节,有时需要作多次反复调整和修正。

4.2.5 后锚固连接破坏类型总体上可分为锚栓或锚筋钢材破坏,基材混凝土破坏,以及锚栓或锚筋拔出破坏三大类。分类目的在于精确地进行承载力计算分析,最大限度地提高锚固连接的安全可靠性及使用合理性:锚栓或锚筋钢材破坏分拉断破坏、剪坏及拉剪复合受力破坏(2.1.11),主要发生在锚固深度超过临界深度hcr时。此种破坏,一般具有明显的塑性变形,破坏荷载离散性较小。对于受拉、边缘受剪、拉剪复合受力之结构构件的后锚固连接设计,根据《建筑结构可靠度设计统一标准》精神,应控制为这种破坏形式。

膨胀型锚栓和扩孔型锚栓基材混凝土破坏,主要有四种形式。第一种是锚栓受拉时,形成以锚栓为中心的混凝土锥体受拉破坏,锥顶一般位于锚栓扩大头处,锥径约三倍锚深(3hef)(2.1.12)。第二种是锚栓受剪时,形成以锚栓轴为顶点的混凝土楔形体受剪破坏(2.1.14)。楔形体大小和形状与边距c、锚深hef及锚栓外径dnamd有关。第三种是锚栓中心受剪时,混凝土沿反方向被锚栓撬坏(2.1.15):第四种是群锚受拉时,混凝土受锚栓的胀力产生沿锚栓连线的劈裂破坏(2.1.16)。基材混凝土破坏,尤其是第一,第二种破坏,是锚固破坏的基本形式,特别是短粗的机械锚栓;此种破坏表现出一定脆性,破坏荷载离散性较大。对于结构构件及生命线工程非结构构件后锚固连接设计,应避免这种破坏形式。

拔出破坏对机械锚栓有两种破坏形式,一种是锚栓从锚孔中整体拔出(2.1.17),另一种是螺杆从膨胀套筒中穿出(2.1.18):前者主要是施工安装方法不当,如钻孔过大,锚栓预紧力不够;后者主要是锚栓设计构造不合理,如锚栓套筒材质过软,壁厚过薄,接触表面过于光滑等。整体拔出破坏,由于承载力很低,且离散性大,很难统计出有用的承载力设计指标,因此不允许发生。至于穿出破坏,偶发性检验表明虽具有一定承载力,但缺乏系统的试验统计数据供应用,且变形曲线存在较大滑移,对于受拉、边缘受剪、拉剪复合受力之锚固连接,宜避免发生,一旦发生应按附录A的方法,通过承载力现场检验予以评定,且检验数量加倍,以保证应有的安全可靠性。

化学植筋及长螺杆基材混凝土破坏,主要有三种形式。第一种是锚筋受拉,当锚深很浅(hefd9)时,形成以基材表面混凝土锥体及深部粘结拔出之混合型破坏,这种破坏锥体一般较小,锥径约一倍锚深,锥顶位于约hef3处,其余2hef3为粘结拔出(2.1.13)。第二种是锚筋受剪时,形成以锚筋轴为顶点的一定深度的楔形体破坏,其情况与机械锚栓相似。第三种是锚筋受拉,当锚筋过于靠近构件边缘(c5d),或间距过小(s5d)时,会产生劈裂破坏。混凝土基材破坏表现出较大脆性,破坏荷载离散性较大,尤其是开裂混凝土基材。

化学植筋及长螺杆拔出破坏有两种形式:沿胶筋界面拔出和沿胶混界面拔出。正常情况,拔出破坏多发生在锚深过浅时,其性能远不如钢材破坏好。研究与实践表明,化学植筋及长螺杆因其锚固深度可任意调节,其破坏形态设计容易控制。因此,对于结构构件的后锚连接设计,根据我国《建筑结构可靠度设计统一标准》精神,可用控制锚固深度办法,严格限定为钢材破坏一种模式。

4.2.6 4.2.6锚固承载力分项系数γR,主要是参考《混凝土用锚栓欧洲技术批准指南》(ETAG)制定的,对于非结构构件的锚固设计,γR取值与ETAG相同。问题是本规程锚栓应用范围已涉及到一般工程结构的后锚固连接,由于这方面国外工程经验的局限和国内经验的缺乏,加之我国结构设计思路与ETAG不完全一致,故对一般结构构件,本规程取疽较ErAG普遍有所提高,提高幅度:钢材

破坏时为11%~12%,混凝土基材破坏时为36%~44%。具体数值详见表1,表4.2.6在此基础上进行了简化处理。

本规程取消了锚栓安装质量三个等级划分,仅保留了合格与不合格一个标准,原因是规程难于量化区分,工程中也很难掌握。但不可忽视施工质量高低的有利和不利影响。

4.2.7 后锚固连接改变用途和使用环境将影响其安全可靠性和耐久性,因此必须经技术鉴定或设计许可。

5 锚固连接内力分析

5.1 一般规定

5.1.1 群锚锚固连接时,各锚栓内力是按弹性理论平截面假定进行分析,但若对锚固破坏类型加以控制,使之仅发生锚栓或植筋钢材破坏,且锚栓或植筋为低强(≤5.8)钢材时,则可按考虑塑性应力重分布的极限平衡理论进行简化计算,即与《混凝土结构设计规范》规定相似,拉区锚栓按均匀受力计算,压区混凝土近似按矩形应力图形计算:

除化学植筋外,一般机械锚栓是通过·膨胀-挤压一摩擦"而产生锚固力,反向则不能成立,故不能传递压力,因此,压区锚栓不考虑受力。

5.1.2 公式(5.1.2)在于精确判别基材混凝土是否开裂,以便对基材混凝土破坏锚固承载力进行相应(未裂与开裂)计算。σL为外荷载在基材锚固区所产生的应力,拉为正,压为负;σR为混凝土收缩:温度变化及支座位移所产生的应力:此判别式涵义是,不管什么原因,只要基材锚固区混凝土出现拉应力,均一律视为开裂混凝土。

5.2 群锚受拉内力计算

5.2.15.2.2 分别给出了按弹性理沦分析时,群锚在轴心受拉,偏心受拉荷载下.受力最大锚栓的内力。

5.3 群锚受剪内力计算

5.3.1 群锚在剪切荷载V及扭矩T作用下,锚栓是否受力,应根据锚板孔径与锚栓直径的适配情况及边距大小而定,当锚栓与锚板孔紧密接触(≤[])且边距较大(c≥1Ohef)时,各锚栓平均分摊剪力,是理想的受力状态(5.3.1-1);反之,各锚栓受力很不均匀,因混凝土脆性而产生各个击破现象,参照ETAG规定,计算上仅考虑部分锚栓受力(5.3.1-2)。有时,为使剪力分布更为合理,可进行人工干预,即将某些锚板孔沿剪力方向开设为长槽孔,则这些锚栓就不参与受力(5.3.1-3)

5.3.2-5.3.4 分别给出了按弹性理论分析时群锚在剪力v作用下,扭矩了作用下、剪力V与扭矩T共同作用下,参与工作的各锚栓所受剪力。

6 承载能力极限状态计算

6.1 受拉承载力计算

6.2 受剪承载力计算

7 锚固抗震设计

8 构造措施

8.0.18.0.2 6.1.11条相应,锚固基材厚度、群锚间距及边距等最小值规定,除避免锚栓安装时或减小锚栓受力时基材混凝土劈裂破坏的可能性外,主要在于增强锚固连接基材破坏时的承

载能力和安全可靠性,其值应通过系统性试验分析后给定。

8.0.3 基材结构由于增加了后锚固依附结构,其内力会发生变化,一般会增大,因此,原结构承载力应重新验算,作为简化计算,公式(8.0.3-1)是控制局部破坏,公式(8.0.3-2)是控制整体破坏。

8.0.4 作为基材锚固区的理想条件是,混凝土坚实可靠,且配有适量钢筋。混凝土保护层、建筑抹灰层及装修层等,因结构疏松或粘结强度低,均不得作为设置锚栓的锚固区:

8.0.5 处在室外条件下的被连接钢件,会因钢件与基材混凝土的温度差异和变化,而使锚栓产生较大的交变温度应力。为避免锚栓因温度应力过大而遭致疲劳破坏,故规定应从锚固方式采取措施,控制温度应力变幅

8.0.6 外露后锚固连接件防腐措施应与其耐久性要求相适应,耐久性要求较高时可选用不锈钢件,一般情况可选用电镀件及现场涂层法。外露后锚固连接件耐火措施应与结构的耐火极限相一致,有喷涂法、包封法等。

9 锚固施工与验收

9.1 基本要求

91.19.1.3 基本要求强调了三点,锚栓品质、基材性状及安装方法应符合设计及有关标准,规程的要求。

9.2 锚 孔

9.2.19.2.3锚孔对锚固质量影响较大,本节对各类锚栓锚孔尺寸偏差、清孔要求、废孔处理等,做了具体规定。

9.3 锚栓的安装与锚固

9.3.1 预插式安装(9.3.1-1)是先安装锚栓后装被连接件,锚板与基材钻孔要求同心,但孔径不一定相同;穿透式安装(9.3.1-2),锚板与基材一道钻孔(配钻),孔径相同,整个锚栓从外面穿过锚板插入基材锚孔,锚板钻孔与锚栓套筒紧密接触,多用于抗剪能力要求较高的锚固;离开基面的安装(9.3.1-3),主要是指具有保温层或空气层的外饰面板安装,该安装所用锚栓杆头较长,采用三个螺母,先装锚栓,以第一道螺母紧固于基材,铺贴保温层,以第二道螺母凋平,装饰面板,以第三道螺母拧紧固定。

9.3.3 扩孔型锚栓安装,应先按规定钻直孔,然后再分类扩孔安装。对于预扩孔,需另换专用钻头进行扩孔,安装时扭矩控制应准确。对于自扩孔,因锚栓自带刀头,只需将锚栓插入孔底,开动钻机转动锚栓,扩孔与膨胀同时完成。

9.3.49.3.S 化学植筋安装工艺流程为:钻孔清孔配胶植筋固化质检。应按设计锚固深度钻孔,孔径Dd+(410)mm,小直径机械安装取低限,大直径灌注安装取高限,清孔应彻底。胶起着关键作用,应采用国家认证过的胶,使用前应进行现场试验和复检,胶称量应准确,搅拌应均匀,灌注应充实。

9.4 锚固质量检查与验收

9.4.1-9.4.4 锚固质量检查是确保后锚固连接工程可靠性的重要环节,应重点检查锚固参数、基材质量、尺寸偏差、抗拔力;对于化学植筋,尚应检查胶粘剂的性能。

附录A 锚固承载力现场检验方法

 

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