導致后補埋件失效的影響因素簡析

王秋婧

浙江亞廈幕墻有限公司 遼寧沈陽 110000

幕墻與主體的錨固分為先錨和后錨兩種方法[2]。隨著舊建筑改造幕墻的工程越來越多，同時新工程施工時未設置預埋件或者預埋件偏差大等都需要采用后補埋件作為補救措施。由于其失效概率大，比預埋件的破壞形態(tài)多并且更為復雜，因此對影響后補埋件連接安全性的因素分析顯得更加重要。由于篇幅有限，筆者主要針對機械錨栓的拉力破壞進行理論說明。

1 機械錨栓的破壞機理

機械錨固連接的失效方式有很多種，從錨栓本身破壞來說包含錨栓鋼材破壞，即錨栓受拉或者受剪時螺桿因材料的極限抗拉強度不夠，導致被拉壞或者剪壞。從混凝土基材方面來說，包含錨栓受拉時混凝土錐體破壞，即混凝土基材受到的錨栓拉力值大于混凝土的抗力承載力產生的破壞；群錨受拉時混凝土受錨栓脹力產生的劈裂破壞，即混凝土孔壁受到錨栓脹力作用產生的徑向拉力大于混凝土的抗力承載力產生的破壞[4]；錨栓受剪時形成的混凝土楔形體破壞以及被錨栓沿反向撬壞。尤其針對混凝土錐體破壞及楔形體受剪破壞是最基本的破壞形式，表現為破壞荷載離散型較大，是一種脆性破壞[3]，對安全造成極大的影響。

2 機械錨栓拉力破壞理論分析

機械錨栓的拉力破壞主要從鋼材破壞，混凝土錐體破壞及混凝土劈裂破壞三個方面進行分析。針對混凝土錐體破壞及混凝土劈裂破壞主要分析錨栓邊距小于1.5倍hef及間距小于3倍hef的情況。錨栓鋼材破壞判斷方式簡單，這里不再詳細分析。

混凝土錐體破壞受拉承載力設計值計算原理[1]：

其中：NRd,c為混凝土錐體破壞受拉承載力設計值；k為混凝土基材是否開裂的系數；fcu,k為混凝土立方體抗壓強度標準值；hef為有效錨固深度；γRc,N為混凝土錐體破壞受拉承載力分項系數；Ac,N0為單根錨栓受拉且無間距、邊距影響時混凝土理想錐體破壞投影面面積，這里取(3hef)2；Ac,N為錨栓受拉時，混凝土實際錐體破壞投影面面積；ψs,N為邊距c對受拉承載力的影響系數，ψs,N=0.7+0.3c/(1.5hef)，當計算值大于1時，取1；ψre,N為表層混凝土因密集配筋的剝離作用對受拉承載力的影響系數，ψre,N=0.5+hef/200，當計算值大于1時，取1；ψec,N為荷載偏心對受拉承載力的影響系數。

混凝土劈裂破壞承載力設計值計算原理為[1]：

其中：NRd,sp為混凝土劈裂破壞受拉承載力標準值；ccr,sp為混凝土基材劈裂破壞的臨界邊距，當為擴底型錨栓時取2hef，當為膨脹錨栓時取3hef；h為混凝土基材厚度，不得小于100mm。γRsp為混凝土劈裂受拉承載力分項系數，對于結構構件取3.0。

3 算例

算例：非開裂混凝土基材為C30，結構梁尺寸為300×700，布置雙跨支座，后補埋板及錨栓布置情況如下圖1所示，采用5.8級碳素鋼膨脹錨栓M12*80，計算錨栓中心距離混凝土的邊緣為d（分別取70，85，100，115mm）的混凝土錐體破壞及劈裂破壞。

（1）混凝土的錐體破壞

（2）混凝土的劈裂破壞

圖1 埋板及錨栓布置

圖2 破壞設計值變化曲線

綜上計算結果如表1所示，變化趨勢如圖2所示。

表1 不同邊距下兩種破壞形式承載力值

由此可知，標準埋件單邊受混凝土邊距限制時，劈裂破壞為主要因素，隨著邊距增加，混凝土錐體破壞設計值的提高比劈裂破壞提高的幅度大。同時增加錨固深度，兩種方式的破壞承載力均可增加。當基材為開裂混凝土時，荷載值取非開裂混凝土的0.7倍。

4 結語

實際工程中，大多數后補埋件均不能滿足最大邊距和最大間距的要求，因此需要設計師充分的考慮錨栓的破壞情況。明確后補埋件是否失效，不僅要從錨栓本身承載力來判斷，更需要考慮錨栓距離基材的邊距以及錨栓的間距來充分驗證埋件的強度。當錨栓邊距及間距不能調整時，可以通過增加錨栓的錨固深度來提高埋件的強度，使其滿足結構的要求。