焊接！降低了化学锚栓的承载能力

焊接对化学锚栓拉拔力的影响分析

曾晓武 深圳市方大建科集团有限公司

转载自《中国建筑金属结构》2015(6) ，版权归原作者所有，在此只做分享，如有侵权，请联系删除！

化学锚栓在建筑幕墙行业主要用于后埋件固定，预埋件偏位加固等方面，使用非常普遍，对幕墙整体的安全性起着至关重要的作用。但是，在使用过程中，通常只是知道焊接对化学锚栓拉拔力有一定的影响，但影响究竟如何，缺乏一些定量和定性的分析。

为检验焊接对化学锚栓拉拔力的影响，选择了 4 个常用的化学锚栓品牌，采用建筑幕墙典型的后埋件施工工艺进行安装后，对各化学锚栓进行拉拔检测，通过对拉拔数据进行比较分析，得出参考结论。

1. 检测方法

为与建筑幕墙工程后埋件施工的实际情况相符，采用了建筑幕墙工程典型的后

埋板连接固定节点，具体见图 1。

图 1 检测现场照片

1.1 检测准备

检测地点：深圳某工程同一处钢筋混凝土结构梁，混凝土标号为 C40；

检测地点温度：摄氏 24 度；

操作人员：全程由同一位安装工人安装，检测人员也为同一批人员；

化学锚栓规格和埋深：M12×160mm，埋置深度 110mm（检测前两天安装完成）；

后埋板：300 mm×220mm×8mm 厚钢板；

钢垫片：40mm×4mm 厚钢板；

连接件：采用 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：安装好后埋板后仅焊接4 个钢垫片称为焊接方案 A（以下简称方案 A），详见图 2；

焊接方案 B：安装好后埋板后先焊接 4个钢垫片，间隔 1 小时后再焊接连接件称为焊接方案 B（以下简称方案 B）。在实际幕墙后埋件施工过程中，标准做法都是先焊接钢垫片，待完成测量放线后再焊接连接件定位，所以，间隔 1 小时的目的是使后埋板充分冷却，避免连续施焊对化学锚栓拉拔力产生不利影响，也与实际施工工序相符。详见图 3；

每个品牌化学锚栓受检拉拔数量：方案 A 和方案 B 均为 4×3 组共 12 颗。

拉拔检测工具：ENERPAC RCH-202

检测时间：2012 年 9 月 29 日

1.2 检测步骤

检测的具体步骤如下：

1.2.1 对 4 个化学锚栓品牌进行编号后安装化学锚栓。

1.2.2 采用每 4 颗化学锚栓为 1 组安装固定 1 块后埋板，每个品牌的化学锚栓准备 6 组。

1.2.3 按建筑幕墙典型的后埋板连接固定节点进行焊接固定。所有后埋板的固定方式分别采用两种焊接方案，方案 A 仅焊接 4 个钢垫片进行局部调节。方案 B 为先焊接钢垫片后，采用 140×100×6mm 厚钢板来代替幕墙连接件焊接到后埋板上。方案 A 和方案 B 各检测 3 组，每组 4 颗，共12 颗化学锚栓。

图 2 方案 A

图 3 方案 B

1.2.4 松开后埋板上的 4 颗螺母，取出后埋板，清理锚栓附近杂物。

1.2.5 对各化学锚栓进行拉拔试验，至失效破坏后，记录两种方案下锚栓失效时的数据。

1.2.6 对所得检测数据进行整理，删除可能由于人为因素产生的误差后，进行统计分析，得出检测样品拉拔力的标准值，除以安全分项系数后即为检测批的化学锚栓拉拔力的设计值。

1.2.7 将检测样品拉拔力设计值与厂家提供的设计值进行比较，分析焊接对化学锚栓拉拔力产生的影响。

2. 原始数据筛选及计算方法

2.1 原始数据

将编号①到④的 4 种化学锚栓分别按方案 A 和方案 B 焊接后，进行化学锚栓拉拔失效破坏试验，同时，按照化学锚栓失效时的三种破坏形式进行分类，即混凝土破坏、拔出破坏、锚栓拉断破坏。

各编号的化学锚栓失效破坏时的拉拔力检测结果如下

2.2 数据筛选原则

化学锚栓拉拔力检测主要与两个方面的因素有关：一是人为因素，如安装工人操作水平、正确的施工方法、锚固胶固化时间等；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环节，以前，锚固胶主要分为环氧树脂类和丙烯酸类。环氧树脂类主要的缺点是耐高温性能差，而丙烯酸类耐高温性能较好，但是，近年来，随着市场的需要，不少厂家都改良了药剂配方，耐高温性能总体来说均有较大的提高。

从上述表 1 至表 8 中可以看出，有些编号的化学锚栓拉拔力相对比较稳定，有些则离散程度很大，甚至直接拔出。所以，为真实说明焊接对化学锚栓拉拔力的影响，需将人为因素排除。

如何将人为因素排除，本文主要参照《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292 “附录 C 已有结构构件材料强度标准值的确定”中的相关要求来决定删除哪些数据，即以受检样品的变异系数来确定，变异系数为试件样品数标准差与平均数的比值，不仅受检测样品离散程度的影响，而且还受其平均水平大小的影响。

对于离散性较大的材料，当受检样品的变异系数大于 0.2 时，检测结果不宜采用，应先检查导致离散性较大的原因。通过检测结果发现，化学锚栓拉拔力的离散性较大，故将变异系数不大于 0.2 作为筛选原则。

另外，由于拉拔试验的失效概率较大，将受检样品的置信水平 C 取为 0.6

式中：

fk —筛选后的受检样品化学锚栓拉拔力标准值；

γ —化学锚栓拉拔力安全分项系数。按《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145 表 4.2.6中的相关规定取为 2.15。

3. 各编号化学锚栓拉拔力计算和汇总

按变异系数对所有检测数据进行筛选后，按公式计算化学锚栓拉拔力设计值，具体步骤如下。

3.1 化学锚栓拉拔力计算步骤

3.1.1 按变异系数不大于 0.2 的原则，对不同方案检测的数据进行筛选，从所有检测数据中的最小值开始删除，直到变异系数控制在 0.2，一旦变异系数不大于 0.2，则将剩余的检测数据作为该受检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

以表四编号②按方案 B 焊接的原始拉拔检测数据为例，对拉拔数据进行筛选，直至变异系数不大于 0.2 为止，最终剩余 7 个检测数据作为计算依据 , 具体过程见表 10。

3.1.2 根据筛选后样品的数量，查表 9 得出计算系数 k 值，计算出算术平均值、标准差。

3.1.3 按式 2.3.1 计算化学锚栓拉拔力标准值。

3.1.4 按式 2.3.2 计算化学锚栓拉拔力设计值。

3.1.5 将化学锚栓各厂家提供的设计值与实际检测的设计值进行比较，得出化学锚栓经方案 A 和方案 B 焊接后，拉拔力降低的百分比。

3.2 化学锚栓拉拔力汇总

按以上步骤计算后，可得受检化学锚栓参数汇总表，详见表 11。

4. 分析及结论

4.1 检测数据及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造成的影响，将人为造成的偶然因素删除，以保证检测值的相对准确性，通过对表 11 汇总表进行分析可以看出：

4.1.1 一些化学锚栓拉拔值的离散程度较大，按筛选后的样品数量减少较多。如编号②，方案 A 可用样品数量为 10 个，方案 B 的可用样品数量只有 7 个，删除了 5 个，且受检样品拉拔值的标准差也是 4 个编号锚栓中最大的。经分析，施工方法、安装工具等对化学锚栓拉拔力的影响较大，化学锚栓生产厂家最好以工地安装工人常用的施工方法、安装工具来设计产品，以保证拉拔受力时的可靠性和稳定性。

4.1.2 除编号④化学锚栓外，化学锚栓按建筑幕墙典型做法焊接后，其拉拔力均有一定程度的降低，且方案 A 降低的程度比方案 B 降低的相对要小些，即仅焊接钢垫片比焊接钢垫片和连接件对拉拔力影响小些，同时，相同的焊接方案对不同编号化学锚栓拉拔力的影响也不同。

4.1.3 编号④化学锚栓的拉拔力出现异常，可能与试件样品数量不足有关，但从

另一个侧面也反映该化学锚栓稳定性较好，锚固胶选用合理，焊接对其的影响不大。

4.2 结论

通过以上分析，得出如下结论。

4.2.1 化学锚固胶对焊接后的锚栓拉拔力影响较大。通过变异系数原则已基本排

除了人为因素的影响，而非人为因素造成的影响主要是混凝土强度和锚固胶类型。

由于所有锚栓均在同一位置进行检测，也基本排除了混凝土强度的影响。所以，化

学锚栓拉拔力主要与各编号锚栓采用的锚固胶类型有很大关系，经查证，4 个编号

的锚固胶均有差别，无法得出统一的结论，只能从最终的检测结果来说明焊接对各化学锚栓拉拔力的影响。

4.2.2 通过检测结果可以得出，除非对某化学锚栓的锚固胶性能非常了解，否则一般建议当采用建筑幕墙典型后埋节点进行锚栓拉拔力计算时，在原材料安全系数的基础上，建议再增加一定的安全系数，如将厂家提供的化学锚栓拉拔力设计值乘以 0.7~0.8 的安全系数，作为化学锚栓验算时的允许设计值。

总之，虽然每个编号的化学锚栓按不同焊接方案分别检测了 12 颗，但通过汇总

的检测数据可以看出，检测样品的数量还是有些偏少，不足以完全说明问题，故本

文的结论仅供参考。

来源：新未来精选建讯