深圳化学锚栓化学锚栓使用寿命期年限

焊接对化学锚栓拉拔力的影响分析

曾小武深圳方大建科集团有限公司

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化学锚栓广泛应用于建筑幕墙行业，如固定预埋件、加固预埋件偏移等，对幕墙的整体安全起着至关重要的作用。但在使用过程中，通常只知道焊接对化学锚栓的拉拔力有一定的影响，缺乏一些定量和定性的分析。

为了测试焊接对化学锚栓拔出力的影响，选取了4个常用的化学锚栓品牌，利用建筑幕墙后预埋件的典型施工工艺进行安装后，对每个化学锚栓进行拔出试验，对比分析拔出数据得出参考结论。

1.检测方法

为了符合建筑幕墙工程后预埋件施工的实际情况，采用了典型的建筑幕墙工程后预埋件。

埋板连接固定节点，如图1所示。

图1检查现场照片

1.1测试准备

检验地点:深圳某工程同一钢筋混凝土结构梁，混凝土标号C40；

测试现场温度:24摄氏度；

操作人员:全程由同一安装工人安装，检验人员也是同一批人员；

化学锚栓规格及埋深:M12×160mm，埋深110mm(检验前两天安装)；

埋板:300 mm×220mm×8mm厚钢板；

钢垫片:40mm×4mm厚钢板；

连接件:用140mm×100mm×6mm厚钢板代替；

焊接方案:分为焊接方案A和B；

焊接方案A:安装后板材埋好后只焊接4个钢垫片，称为焊接方案A(以下简称方案A)。详情见图2。

焊接方案B:安装埋板后，先焊接4个钢垫片，间隔1小时后再焊接接头，称为焊接方案B(以下简称方案B)。在实际幕墙后预埋件施工过程中，标准做法是先焊接钢垫片，测量放线后再焊接连接件定位。因此，间隔1小时的目的是为了充分冷却后预埋板，避免连续焊接对化学锚栓拉拔力的不利影响，这也符合实际施工过程。详见图3；

每个品牌检验的化学锚栓数量:方案A和方案B为4×3组，共12个。

绘图检测工具:ENERPAC RCH-202

测试时间:2012年9月29日。

1.2检测步骤

检测的具体步骤如下:

1.2.1化学锚栓品牌编号后，安装化学锚栓。

1.2.2每4个化学锚安装固定一组埋板，每个品牌准备6组化学锚。

1.2.3焊接固定应按建筑幕墙典型埋板连接的固定节点进行。固定所有埋板有两种焊接方案。方案A只焊接四个钢垫片进行局部调整。方案B是先焊接钢垫片，再将140×100×6mm厚的钢板焊接到埋板上，代替幕墙连接件。方案A和方案B各试验3组，每组4个，共12个化学锚。

图2方案A

图3方案B

1.2.4松开后埋板上的四个螺母，取出后埋板，清理地脚螺栓附近的杂物。

1.2.5对每个化学锚栓进行拉拔试验，记录失效后两种方案下锚栓失效的数据。

1.2.6将获得的试验数据整理后，删除人为因素可能造成的误差，进行统计分析，得到试样拉拔力的标准值，除以安全分项系数后即为该检验批化学锚栓拉拔力的设计值。

1.2.7将试样拉拔力的设计值与制造商提供的设计值进行比较，分析焊接对化学锚栓拉拔力的影响。

2.原始数据筛选和计算方法

2.1原始数据

分别按照方案A和方案B焊接编号为①~④的4种化学锚栓，然后进行化学锚栓的拉拔破坏试验。同时，根据混凝土破坏、拔出破坏和锚杆拉伸破坏三种破坏形式对化学锚杆进行了分类。

不同编号的化学锚栓拉拔力测试结果如下。

2.2数据筛选原则

化学锚栓的拉拔力检测主要与两个因素有关:一是人为因素，如安装人员的操作水平、正确的施工方法、锚固胶的固化时间等。二是非人为因素，如混凝土强度、锚固胶类型等。其中，锚固胶是非常重要的一个环节。此前锚固胶主要分为环氧树脂和丙烯酸。环氧树脂的主要缺点是耐高温性能差，而丙烯酸树脂耐高温性能好。但近年来，随着市场的需要，很多厂家对配方进行了改进，耐高温性整体上有了很大的提高。

从上表1到表8可以看出，有些编号的化学锚的拉力比较稳定，有些则非常离散，甚至直接拔出。因此，为了真实地解释焊接对化学锚栓拉拔力的影响，必须排除人为因素。

如何排除人为因素，本文主要参考《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292《附录C中既有结构构件强度标准值的确定》中的相关要求来决定删除哪些数据，即由被测样本的变异系数来确定。变异系数是标准差与样本平均数的比值，它不仅受被测样本的分散度影响，还受其平均水平的影响。

对于离差较大的材料，当测试样品的变异系数大于0.2时，不应使用测试结果，应先检查导致离差较大的原因。通过试验结果发现，化学锚的拔出力是离散的，因此以变异系数不大于0.2作为筛选原则。

此外，由于拔出试验的失败概率较大，所以被测样本的置信水平C取为0.6。

其中:

Fk ——筛选后被测样品的化学锚拔出力标准值；

γ ——化学锚栓拉力的安全分项系数。根据《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ145)表4.2.6的有关规定，取2.15。

3.不同数量化学锚栓拉拔力的计算与总结

根据变异系数筛选完所有试验数据后，根据公式计算化学锚栓拉拔力设计值，具体步骤如下。

3.1化学锚栓拉力的计算步骤

3.1.1按照变异系数不大于0.2的原则，对不同方案测试的数据进行筛选，从所有测试数据的最小值中删除，直至变异系数控制在0.2。一旦变异系数不大于0.2，剩余的测试数据将作为被测样品拉拔力标准值的计算依据。

变异系数=标准差/算术平均值。

取表4中的原始拉拔试验数据②以按方案B焊接为例，对图纸数据进行筛选，直到变异系数不大于0.2，最后以剩下的7个试验数据作为计算依据。具体流程见表10。

3.1.2根据筛选样本数，查表9得到计算系数k值，计算算术平均值和标准差。

3.1.3根据公式2.3.1计算化学锚栓拉拔力的标准值。

3.1.4根据公式2.3.2计算化学锚栓拉拔力的设计值。

3.1.5将化学锚厂家提供的设计值与实际检测的设计值进行比较，得出方案A和方案B焊接化学锚后拉拔力降低的百分比..

3.2化学锚栓拉力汇总

按照上述步骤计算后，可以得到被检化学锚栓的参数汇总表，如表11所示。

4.分析和结论

4.1试验数据与设计值的对比分析采用变异系数不大于0.2的原则，基本排除了人为因素对化学锚栓拉拔力的影响，删除了人为因素造成的偶然因素，以保证试验值的相对准确性。通过对表11中汇总表的分析，可以看出:

4.1.1部分化学锚的拉拔值具有较大程度的分散性，根据筛选后的样本数大大降低。如果数量为②，方案A的可用样本数为10个，方案B的可用样本数只有7个，删除5个，测试样本的拉拔值标准差也是4个编号锚中最大的。通过分析，施工方法和安装工具对化学锚栓的拉拔力有很大影响。化学锚栓生产厂家最好用现场安装工人常用的施工方法和安装工具来设计产品，以保证制图时的可靠性和稳定性。

4.1.2除编号为④的化学锚栓外，根据建筑幕墙的典型做法，焊接后化学锚栓的拉拔力均有一定程度的降低，方案A的降低程度相对小于方案B，即仅焊接钢垫片对拉拔力的影响小于焊接钢垫片和连接件，同时同一焊接方案对不同编号的化学锚栓拉拔力的影响不同。

4 . 1 . 3号④化学锚栓拉拔力异常，可能与试件样品数量不足有关，但从

另一面也反映出化学锚栓稳定性好，锚固胶选择合理，焊接对其影响不大。

4.2结论

通过以上分析，得出以下结论。

4.2.1化学锚固胶对焊接地脚螺栓的拔出力影响很大。通过变异系数的原理，已经基本排好了

除了人为因素，非人为因素主要影响混凝土的强度和锚固胶的种类。

因为所有锚杆都是在同一位置进行测试，所以基本排除了混凝土强度的影响。所以，改变

地脚螺栓的拔出力主要与每根地脚螺栓所用的锚固胶类型有关。经过核实，四个数字

锚固胶存在差异，无法得出统一结论。只有最终的试验结果才能说明焊接对每个化学锚栓拉力的影响。

4.2.2通过试验结果可以得出结论，除非你对某化学锚栓的锚固粘结性能非常熟悉，一般建议在利用建筑幕墙典型埋缝计算锚栓拔出力时，应在原材料安全系数的基础上增加一定的安全系数，如将厂家提供的化学锚栓拔出力设计值乘以安全系数0.7~0.8作为校核化学锚栓的允许设计值。

总之，虽然按照不同的焊接方案对每种编号的12个化学锚栓进行了试验，但是通过总结