預(yù)埋件錨固深度不同對受力的影響分析

李洋 楊小虎

摘要：埋件分為預(yù)埋和后埋，預(yù)埋又可分為平埋和槽埋。在我國實際工程中，由于對槽式埋件研究少，在幕墻行業(yè)中，現(xiàn)主要以平埋為主。本論文通過亞綱工貿(mào)大樓拉索幕墻根部連接，因其對埋件人為截斷，采用軟件ANSYS進行截斷前后位移及應(yīng)力分析對比，發(fā)現(xiàn)截斷前后對位移影響小，對應(yīng)力分布影響比較大，在工程實際中需要重新考慮。

關(guān)鍵詞：預(yù)埋件；后錨固技術(shù)；幕墻；受力

0 引言

隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，在我國，高層、超高層的建筑日益增多，加上人工費的增加，為節(jié)約項目的工程成本，施工單位對施工技術(shù)要求需要提升。傳統(tǒng)的幕墻施工以框架式為主，單元式幕墻則是在傳統(tǒng)幕墻施工方法基礎(chǔ)上形成的一種新型施工工藝，由于其施工效率高、質(zhì)量安全系數(shù)高、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)勢，在高層、超高層幕墻結(jié)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用。單元式幕墻與主體結(jié)構(gòu)一般采用預(yù)埋件連接，通常分為：平板預(yù)埋件和槽式預(yù)埋件。中國于1984年引進槽式埋件技術(shù)，并在北京長城飯店項目中首次應(yīng)用[1]。

與平板預(yù)埋件相比，槽式埋件有其加工工藝簡單、價格便宜、施工非常方便等優(yōu)勢，但是槽式埋件技術(shù)研究相對落后，并且承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于平板預(yù)埋件，因此在我國投入項目使用的仍比較少[2]。

當(dāng)結(jié)構(gòu)無法進行預(yù)埋時，則主要采用后錨固技術(shù)，比如：舊房改造、結(jié)構(gòu)加固、裝飾裝修等。采用后錨固連接，其作用的受力性能與基材種類（比如混凝土強度）密切相關(guān)，破壞形式較多且復(fù)雜。在我國幕墻工程中，后錨固技術(shù)在工程的使用范圍被人為擴大化。對于幕墻的新建工程，現(xiàn)場施工人員不按施工圖施工，根部連接時，無法使用預(yù)埋件固定造成預(yù)埋件大量浪費而被迫使用后錨固；并且多個幕墻工程，是基于主體施工過程中或結(jié)束后再由業(yè)主進行招標(biāo)及二次設(shè)計，這就導(dǎo)致幕墻工程與主體結(jié)構(gòu)的連接在主體結(jié)構(gòu)完工后必須采用后錨固連接技術(shù)[3]。

1 項目及問題描述

項目名稱為亞鋼工貿(mào)大樓，項目地點在深圳平湖區(qū)，工程使用年限為50年，基本風(fēng)壓為50年一遇，其值為0.75kN/m2，地面粗糙度類別為C類，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本加速度值為0.05g，多遇地震作用下框架結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值為1/800，耐火等級為一級，建筑物防雷類別為二類，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

大樓首層面板采用10+12A+10中空雙銀Low-E玻璃，結(jié)構(gòu)采用拉索固定，垂直拉索間距為1.5m，拉索高度為11.7m，拉索直徑為32mm，混凝土采用型鋼混凝土，混凝土中心線距玻璃面板距離為3.15m，如圖1。

拉索與主體結(jié)構(gòu)連接采用平板預(yù)埋，錨板大小為600×600mm，厚度24mm，錨筋采用HRB400、直徑25mm的鋼筋，4排4列，總共16根鋼筋，鋼筋和錨板采用穿孔賽焊連接，如圖2。

由于預(yù)埋件鋼筋長度太長，中間四根鋼筋與型鋼截面在三維圖中交叉，因此需要裁斷鋼筋交叉的部分，余下的距離為200mm，如圖3。

由于截斷后錨筋與截斷前傳力路徑改變，因此埋件內(nèi)力也會因此局部發(fā)生改變，通過對兩種情況建立以ANSYS為計算手段來分析模型，并對比計算結(jié)果，為施工及技術(shù)人員做一個參考。

2 計算結(jié)果對比

未剪斷之前與未剪斷之后的整體位移對比，如圖4、圖5，可以看出，截斷前后位移分別為：0.4719mm，0.4266mm。由于位移比較小，為了更直觀地對比，采用百分比，即：位移差比=（截斷前-截斷后）/截斷前，因此，截斷前后位移差比為：11.11%?？梢钥闯觯寒?dāng)鋼筋截斷后，整體位移變小，這是因為鋼筋截斷后，直接與工字鋼焊接，其約束靠近拉索外力作用點，符合力的傳遞按“就近原則”。

由于此結(jié)構(gòu)位移變形很小，為了更直觀地說明，主要采用應(yīng)力作為對比條件。

以錨筋、埋件、加勁板分別做應(yīng)力對比：

鋼筋截斷前后鋼筋應(yīng)力云圖對比如圖6、圖7：鋼筋截斷前、后鋼筋最大應(yīng)力為194MPa、142MPa，類似于位移差比的定義，截斷前后應(yīng)力差比為26.8%。這是因為截斷前，鋼筋承受的力按照從一側(cè)向另一側(cè)減小的順序承擔(dān)，當(dāng)截斷后，因“就近原則”，截斷部分的鋼筋承受的力會比更長的錨筋承擔(dān)的力更大。

鋼筋截斷前后埋板頂部、底部應(yīng)力圖如圖8.圖9、圖10、圖11：鋼筋截斷前、后埋板最大應(yīng)力分別為109MPa、72MPa，截斷前后埋板應(yīng)力差比為33.9%0從圖9和圖11中可以看出：鋼筋截斷前，埋板頂部靠近最右面一排應(yīng)力比較大四根鋼筋應(yīng)力大小幾乎一樣，往左方向的第二排應(yīng)力比第一排小很多，第一排與第二排應(yīng)力距鋼筋中心越近則越大。從圖8和圖10可以看出：鋼筋截斷后，埋板應(yīng)力分布已發(fā)生改變，在靠近拉索處的內(nèi)側(cè)埋板應(yīng)力大于最外排埋板應(yīng)力。

鋼筋截斷前后加勁板應(yīng)力圖如圖12、圖13：鋼筋截斷前、后最大應(yīng)力分別為138MPa、147MPa，截斷前后加勁板應(yīng)力差比為6.1%。從圖12、圖13可以看出：鋼筋截斷前后對加勁板應(yīng)力的大小、影響范圍比較小，這是因為加勁板的數(shù)量過多，使整體此處鋼構(gòu)連接成為一個剛體。

3 總結(jié)

通過計算不難發(fā)現(xiàn)：鋼筋截斷前后，整體位移沿著拉索一側(cè)向另一側(cè)逐漸減小的規(guī)律；但對于鋼筋、埋板、加勁板的應(yīng)力分布則按照力傳遞時的“就近原則”，在鋼筋截斷后，截斷后的鋼筋承擔(dān)了大部分力，從而導(dǎo)致埋板、鋼筋應(yīng)力分布與截斷后呈現(xiàn)出不一樣的規(guī)律，通過對比，鋼筋、埋板最大應(yīng)力為194MPa，小于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的值235MPa，因此，符合設(shè)計要求。不過，值得一提的是：在實際工程中，鋼筋截斷后，主要以應(yīng)力作為控制指標(biāo)，對截斷后鋼筋、埋板需要重新考慮是否符合其承載能力的要求。

參考文獻：

[1]鄭圓圓，劉祖華，袁苗苗.PEC錨固槽鋼拉拔試驗研究[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，31（1），25-30）.

[2]羅生宏.單元體幕墻槽式預(yù)埋件安裝技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2017（11）：116-119.

[3]張福生，夏振華.對幕墻工程施工中存在部分問題的探討[J].工程質(zhì)量，2013，31（10）：55-57.