后 锚 固 技 术 ——自 攻 锚 栓

发表时间:2022-01-17 16:01

随着国家加快城镇化建设的进程以及日益发展的城市轨道交通和城际高铁等建设,其中涉及的结构加固、加层工程、维护工程也随之增多。与此同时,建筑室内外装修的升级,多种多样的建筑幕墙安装、大批等待全面改造的旧房,都有利地促进了后锚固连接技术快速发展,也促进了新型的锚栓产品问世。

锚栓的种类繁多,有适用于砌体、轻质混凝土、钢筋混凝土、天然石材及金属结构等不同基材的锚栓,也有膨胀型、扩孔型、自攻型、化学粘结型等不同锚固原理和安装方式的锚栓。还有尼龙、塑料、碳钢、SUS410马氏体不锈钢、3系列奥氏体不锈钢等不同材质的锚栓。锚栓的选用,除本身性能差异外,还应考虑基材是否开裂、锚固连接的受力性能、被连接结构类型、有无抗震设防要求等因素的综合影响。
1.现用建筑锚栓分析

现在的建筑结构中应用最普遍的还是膨胀型和扩孔型锚栓,它们都具备很高的承载能力,安全可靠,安装方便等特点。虽然它们具备诸多的特点和优势,但在实际应用中存在的弊端也必须介绍一下:

图1   膨胀锚栓使用中的弊端
膨胀锚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(图1)。而扩底锚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(图2)。因此,按我国《混凝土结构后锚固技术规程》规定,它们都不适用于受拉、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。它们的膨胀应力集中,使得锚栓设计安装的边距和间距过大。另外膨胀型锚栓在地震往复荷载作用下,容易出现承载力显著下降,甚至发生拔出破坏,易形成工程隐患。因此,在《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)和《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》(GB50728-2011)中都有规定:在抗震设防区的结构中,以及直接承受动力荷载的构件中,不得使用膨胀锚栓作为承重结构的连接件。

图2   扩孔锚栓的弊端
2. 继往开来,创新发展——自攻锚栓

自攻锚栓是利用特殊设计的螺纹直接与混凝土孔壁进行紧密的咬合,避免了在基材混凝土的锥体破坏同时又分散了应力,这样即确保了高承载力又能适用于小边距/小间距安装。自攻锚栓具有较高的表面硬度和良好的芯部韧性,有助于快速有效地切入混凝土基材并即刻承受振动荷载,安装后可反向拆卸后再次使用,即提高了材料的利用率,又可用于特殊情况下的临时锚固。自攻锚栓简单快速的安装方式,即可将安装作业标准化,又将安装和紧固一次性完成,大大缩短了施工时间(图3)。在日益讲究效率的现代社会,自攻锚栓会成为建筑工程应用中的发展趋势。

图3   自攻锚栓的应用效果
    不同锚栓性能指标对比见表1。
  表1                   不同锚栓性能指标对比

对比项目扩孔型锚栓膨胀锚栓自攻锚栓
国家规范符合情况符合加固,不符合后锚固均不符合国家规范未列
绝缘性能
防火测试
地震适用性地震适用不适用地震适用
抗疲劳性
即刻承载
拆除替换
开裂混凝土适用性适用不适用适用
开孔直径(牙外径M12)18mm15mm10mm
对施工精度要求较高顶爆要求高孔径、垂直度要求高

2. 合邦巅峰制造——泰尼克系列SUS410不锈钢自攻锚栓、316复合自攻锚栓

在建筑领域,碳素钢紧固件已经难当重任,它的防腐性能难以与建筑主体寿命进行匹配。鉴于追求建筑物本身价值的最大化,不锈钢材质的紧固件是首选,特别是高强度SUS410马氏体不锈钢紧固件,其卓越的耐腐性能几乎满足当前一切建筑领域的各项要求。

图4   SUS410马氏体不锈钢紧固件的应用效果
合邦泰尼克系列自攻锚栓的最佳性能设计适用于开裂混凝土和非开裂混凝土,在静载和振动负载条件的测试中,证明了其高强度和简易安装的出色性能。同时具备自切底、无膨胀、适应较小边距和间距等特征,都是承重结构中锚栓连接的理想选择。独特的带爪螺旋设计使锚栓安装更迅速,所需的安装扭矩也比其它螺旋式锚栓更小。其中SUS410不锈钢自攻锚栓融入了团队多年的设计以及真空热处理经验,在特殊设计的螺纹表面形成一层致密的硬化层,该硬化层不仅硬度高又具备超强的耐蚀性,同时芯部硬度又远远低于表面保持了其韧性,从而确保了产品能够更加快速轻松地攻入。316复合自攻锚栓更是国内先进的技术成果,属于合邦的巅峰之作。产品不仅具备优秀的攻入性能,同时又充分表现了卓越的防腐性能。
合邦自攻锚栓性能数据见表2。(排版注意:表中的单位要加括号)
表2                     合邦自攻锚栓性能数据

合邦自攻锚栓的用途也极其广泛,确保能在适当的位置发挥其所应有的性能和作用,从而为国家及人民的生命财产安全保驾护航(表3)。
表3                   合邦自攻锚栓的用途
l 地铁、隧道工程l 结构加固和钢结构l 玻璃幕墙
l 桥梁上固定l 立体货架固定l 导轨支架固定
l 粘钢锚固钢板固定l 体育场馆座椅固定l 石材干挂龙骨固定
l 管路吊挂固定l 护栏、围栏固定l 电气及控制设备固定
应用案列1(图5)。

图5      嘉兴体育馆座椅固定及护栏工程

应用案列2(图6)。

图6   申嘉湖高速护栏工程


北京金建经济技术服务公司 主办