12第二章第七节

第二章第七节建筑锚栓锚栓是一切后锚固组件的总称。

锚栓可分为扩孔型锚栓、膨胀型锚栓、粘接型锚栓和化学植筋四大类。

各类锚栓的适用范围，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，按表2-70i规定采用。

就国内外工程实践而言，目前一般定型锚栓由于受破坏形态控制，主要用于非结构构件的后锚固连接，以及受压、中心受剪（C≥10hef ，其中C为锚栓与混凝土基材边缘的距离，hef为锚栓的有效锚固深度）、压剪组合受力之结构构件的后锚固连接。

注：○表示适用×表示不适用△表示有条件应用。

膨胀型锚栓（简称膨胀栓），是利用锥体与膨胀片（或膨胀套筒）的相向移动，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。

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破坏，因此，按《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（C≤10hef）、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，简称扩孔栓或切糟栓，是通过对钻孔底部混凝土的再次切糟扩孔，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糟扩孔；后者锚栓自带刀具，安装时自行切糟扩孔，扩孔与安装一次完成，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，扩孔型锚栓由于定型较为粗短，与膨胀型锚栓相比，在破坏形态上并无实质性改善，与膨胀型锚栓一样，不适用于受拉、边缘受剪（C＜10hef＝、拉剪复合受力之结构构件的后锚固连接。

粘结型锚栓，又称化学粘结栓，简称化学栓或粘结栓，是用特制的化学胶粘剂（锚固胶），将螺栓及内螺纹管等胶结固定于混凝土基材钻孔中，通过粘结剂与螺杆及粘结剂与混凝土孔壁间的粘结与锁缝（interlock）作用，实现对被连接件锚固的一种组件。

目前，市面定型粘结型锚栓一般都较为粗短，锚深较浅，对基材裂缝适应能力较差，承载力很低，不适用于受拉、边缘受剪、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；除专用在开裂混凝土的粘结型锚栓外，一般粘结型锚栓也不宜用于开裂混凝土基材受拉、边缘受剪、拉剪复合受力之结构构件的后锚固连接。

（JGJ145《混凝土结构后锚固技术规程》条文说明第4.1.1条指出：“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，计算方法也不够成熟，破坏形态难于控制，固本规程也暂不列入。

”）化学植筋，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，将带肋钢筋及螺杆胶结固定于混凝土基材钻孔中，通过粘结与锁健作用，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度的结构构件及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。

一. 《混凝土用膨胀型、扩孔型建筑锚栓》（JG160-2004）（2004-03-29发布，2004-08-01实施）规定了以普通混凝土为基材的膨胀型、扩孔型建筑锚栓的分类、要求、性能等级。

分类与标记1．1构造锚栓各零部件按功能和作用不同分为两部分：锚固组件：在混凝土锚孔内产生锚固作用的零件组；紧固组件：用于连接或紧固被连接件的零件组，通常为螺纹紧固件。

1．2分类膨胀型锚栓和扩孔型锚栓有不同的锚固控制方式和扩孔方式，见表2-7-2。

表1．3标记1．3．1锚栓完整的命名标记由下列部分组成：a)名称代号，以汉语“锚栓”表示。

b)类型代号，以汉语拼音大写字母表示，见表2-7-3。

表2-7-3 类型代号主参数代号，锚栓主要尺寸：M螺纹公称直径×有效锚固深度。

材料代号，无代号表示碳钢或合金钢，S表示不锈钢。

改型序号，以A、B、C、-------表示。

1．3．2 标记示例a) 扭矩控制膨胀型锚栓，d=12mm、hef=60mm、碳钢制造，标记为：锚栓NP-M12×60b)位移控制膨胀型锚栓，内螺纹D=16mm、hef=80mm、不锈钢制造，首次改型，标记为：锚栓WP-M16×80S-A2．要求2．1一般要求2．1．1锚栓设计使用年限应不低于被连接件使用年限。

2．1．2锚栓在安装和使用时，不应造成基材及被连接件的影响使用的损伤。

2．1．3锚栓外径d n o m应与钻头公称直径相匹配，见JG160-2004附录C。

2．1．4有预紧要求的锚栓应能有效方便地实施预紧。

2．2材料要求锚栓金属零部件可由碳钢、合金钢或不锈钢制造，其中紧固件材料的性能等级应分别符合GB/T3098.1、GB/T3098.2、GB/T3098.6和GB/T3098.15的规定，其它各零件材料的性能应与设计图纸相符且符合现行国家标准的规定。

2．3制造要求2．3．1应按GB/T3098.1、GB/T3098.2、GB/T3098.6和GB/T3098.15的规定的机械和物理性能要求制造锚栓的紧固组件，螺纹尺寸及公差应符合GB/T193、GB/T196和GB/T197的规定；其它零件的机械性能、尺寸、公差及粗糙度应与设计图纸相符。

2．3．2碳钢、合金钢零件表面应进行抗腐蚀处理，应与设计图纸相符且符合GB/T5267.1~5267.2的规定。

2．4锚固性能要求2．4．1基本锚固性能要求2．4．1．1用于非开裂混凝土的锚栓的基本抗拉性能应满足：混凝土锥体破坏：N rRu , m≥13.5fCU 0.5hef 1.5 ；νN≤0.15 ；γi≥0.80 ；锚栓破坏：N rRu , m＞AS fS t k ；νN≤0.10 ；Nl , i＞AS fy k ；穿出等其它破坏形式：N rRu , m应与产品说明书的规定相符；νN≤0.15 ；γi≥0.80 ；2．4．1．2用于非开裂混凝土的锚栓的基本抗剪性能应满足：锚栓破坏：V rRu , m＞0.5ASV fSt k ；其它破坏形式：VrRu , m应与产品说明书的规定相符；νV≤0.15。

2．4．1．3用于非开裂混凝土的锚栓的长期荷载性能应满足：在恒载作用下锚栓位移变化量趋于零；剩余抗拉能力：α≥1.00 ；νN≤0.20 ；γi≥0.80 。

2．4．1．4用于混凝土受拉区或开裂混凝土的锚栓除应满足JG160-2004 5.4.1.1、5.4.1.2外，还应满足裂缝混凝土上的抗拉性能：α≥0.70 ；νN≤0.15；γi≥0.70 。

2．4．2安装性能要求2．4．2．1用于非开裂混凝土的锚栓的安装性能应满足：α≥0.80 ；νN≤0.20；γi≥0.80 。

2．4．2．2用于混凝土受拉区或开裂混凝土的锚栓的安装性能应满足：α≥0.56 ；νN≤0.20；γi≥0.70 。

2．4．3间距、边距要求2．4．3．1以边距Cc r , SP安装锚栓，其抗拉承载力平均值应不低于0.95 N rRu , m 。

2．4．3．2以最小间距Smi n和最小边距Cmi n安装锚栓，不得造成混凝土出现裂缝。

2．4．4专项性能要求对锚栓有疲劳性能要求或抗震性能要求时，应按JG160-2004附录F进行专项性能试验。

二. 慧鱼锚栓性能参数见表2-7-4a~o。

表2-7-4a FZA电镀锌钢（螺杆强度等级8.8）表2-7-4h3)1.蓝锘镀锌钢2.热浸镀锌钢高强化学锚栓R表2-7-4m螺杆RG M表2-7-4n 螺杆RG M 螺杆RG M A4/C三. 近年来，在建筑物加固与改造工程中，广泛采用了化学植筋技术。

植筋锚固的破坏形态，随植筋胶种、锚固深度、孔径、钢筋及基材强度等因素的变化而不同，一般可分为四种（图2-7-1）。

图2-7-1目前化学植筋的试验研究，多为常温下混凝土基材上植筋的静力拉拔试验及少量低周往复荷载作用下的抗震性能试验，考虑焊接高温影响的研究尚未见到；而实际工程中，植筋与其它钢筋进行焊接却是很常用的方法，因此焊接高温对化学植筋力学性能的影响，是一个亟待研究的问题。

本文通过采用RE500和JGN 两种结构胶植筋并在不同位置焊接的静力拉拔试验，探讨焊接对化学植筋力学性能的影响。

试验方法植筋所用结构胶为RE500和JGN ，研制单位所提供的力学及化学性能见表2-7-5。

从表2-7-5中可看出，焊接产生的高温可能会对JGN 植筋试件带来不利影响。

植入钢筋为Ⅱ级钢，直径16mm ，屈服强度为362Mpa ，屈服应变约为0.0016，极限荷载为551 Mpa ，锚固深度为15d ，基材为素混凝土，C30级，孔径25mm 。

焊接采用双面搭焊，搭焊段长度为80mm （5d ），在植筋完成7d 后进行。

试件如图2-7-2所示，试件及钢筋焊接时的现象见表2-7-6。

焊接高度h 为焊接段下端到基材上表面的距离。

非焊接试件数据摘引自清华大学阎锋的试验。

图2-7-2表试验现象各试件试验现象见表2-7-6~2-7-7。

注：JGN-10 d及RE500-20d试件由于在试验中出现异常现象，后面的分析中将不予考虑。

试验中，除JGN-0试件发生结构胶与混凝土粘结破坏外，其余所有试件均发生粘结锥体复合破坏。

试件最终破坏形态如图2-7-3所示。

试验过程为三个阶段。

图2-7-3（1）弹性阶段。

自开始施加荷载直到约70kN，钢筋所受拉力与钢筋根部的滑移基本呈线弹性关系，说明结构胶的受力也在弹性范围内。

（2）屈服、强化阶段。

当拉力增大到70kN后，滑移迅速增大，荷载不再提高。

进入强化段后，荷载继续缓慢提高，而滑移量显著增加，曲线呈平缓直线上升。

（3）下降段。

当荷载达到约90kN，便不再提高随着滑移量的继续增大，钢筋被逐渐拔出，荷载下降，滑移急剧增大直至完全破坏。

由于加载设备的限制，本试验中除JGN-0外，其余试件均未得到下降段。

试验结果分析试验测得拉拔力和植筋非锚固段根部滑移的关系，即P-s曲线，如图2-7-4、图2-7-5所示。

图2-7-4 图2-7-5根据结构胶植筋锚固的特点，可将拉拔P-s曲线简化如图2-7-6所示4段折线。

OA对应前述弹性段，AB 对应屈服、强化阶段，BC对应下降段，其后为残余段。

试验所得各参数如表2-7-8所示。

图2-7-63.1强度从P-s曲线可以看出，试验中所有试件的屈服强度PY均在70kN左右，机时极限荷载Pu均在95kN左右。