建筑幕墻錨栓拔力檢測(cè)方法
1、當(dāng)前建筑幕墻使用情況概況
隨著城市建設(shè)步伐的加快，高層和超高層建筑在大中城市都已屢見不鮮，幕墻裝飾將建筑外圍護(hù)墻的防風(fēng)、遮雨、保溫、隔噪聲、防空氣滲透等使用功能與建筑裝飾功能有機(jī)地融為一體已成為現(xiàn)代城市高層建筑的一種標(biāo)志。但由于施工質(zhì)量問題或材質(zhì)差，以及遭遇臺(tái)風(fēng)、地震等自然災(zāi)害，而致使玻璃幕墻破裂或脫落傷人的事件也時(shí)有發(fā)生，因此玻璃幕墻的使用安全越來越受到人們的重視。
2、影響建筑幕墻結(jié)構(gòu)安全的幾個(gè)方面
在玻璃幕墻與建筑主體結(jié)構(gòu)的連接中，主要承受的荷載有:玻璃的重力荷載、風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用，不均勻沉降導(dǎo)致大面積幕墻產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，要滿足這些荷載的要求，保證結(jié)構(gòu)安全，控制影響因素主要有以下兩個(gè)方面:
?。?）原材料的質(zhì)量
玻璃幕墻的主要原材料包括鋁合金型材、玻璃、粘結(jié)密封材料等，如果鋁合金型材和玻璃的強(qiáng)度不足，或以小代大，這對(duì)玻璃幕墻的整體變形有直接的影響，將會(huì)給玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)上埋下嚴(yán)重隱患，影響公共安全。
（2）固定玻璃幕墻與主體結(jié)構(gòu)錨栓的連接質(zhì)量
玻璃幕墻是按圍護(hù)結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)的，其主要構(gòu)件懸掛在主體結(jié)構(gòu)上，幕墻構(gòu)件與混凝土結(jié)構(gòu)的連接通過預(yù)埋或后置錨栓來實(shí)現(xiàn)。幕墻上的各種荷載主要由錨栓來承受，錨栓的受力大小與螺栓的直徑、埋人深度、構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度、對(duì)螺母的扭力大小等因素有關(guān)。在幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要求連接件與主體結(jié)構(gòu)的錨固強(qiáng)度應(yīng)大于連接件本身承載力的設(shè)計(jì)值，與連接件直接相連的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其承載力應(yīng)大于連接件承載力。因此如果錨栓連接件本身強(qiáng)度不足、主體結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或施工安裝等環(huán)節(jié)出現(xiàn)錨栓緊固不牢等問題，極易造成玻璃幕墻與主體結(jié)構(gòu)的固定不牢靠，易給玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)安全留下隱患。
3、當(dāng)前建筑幕墻錨栓拔力檢測(cè)的方法及其缺陷
針對(duì)上述原因，玻璃幕墻工程質(zhì)量的檢測(cè)，除檢測(cè)原材料本身質(zhì)量外，檢測(cè)幕墻節(jié)點(diǎn)錨栓的抗拔力，以確定其實(shí)際綜合承載力顯得更為重要。固定幕墻的后置式連接件主要有兩類，一類是機(jī)械膨脹固定錨栓，另一類是化學(xué)粘合固定錨栓。錨栓拔力檢測(cè)方法有多種，目前較為先進(jìn)的檢測(cè)方法是便攜式數(shù)顯錨栓拔力檢測(cè)儀，其主要檢測(cè)原理是:由電阻應(yīng)變荷重傳感器、放大電路、液晶顯示器三部分組成，被測(cè)力作用于粘貼有電阻應(yīng)變片的應(yīng)變筒上，并配以平衡電橋，在液晶顯示屏上以力的參數(shù)數(shù)字顯示。
目前的檢測(cè)錨栓拔力的破壞標(biāo)志主要做法有:
?。?）檢測(cè)時(shí)以錨栓的抗拔力達(dá)到或超過設(shè)計(jì)部門提供的荷載乘以一定的安全系數(shù)時(shí)錨栓未出現(xiàn)滑移或混凝土未破壞作為標(biāo)志。
?。?）將錨栓拔至破壞前的zui大荷載作為極限荷載。但在實(shí)際工程檢測(cè)中，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)錨栓，尤其是機(jī)械膨脹固定錨栓，在受力后，其緊固用的螺母產(chǎn)生一定位移△，但其力值不斷提高，以我市某幕墻工程為例，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置見。
該工程幕墻的節(jié)點(diǎn)錨栓設(shè)計(jì)直徑為12mm，其設(shè)計(jì)荷載單根力值為12.6kN，通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，我們發(fā)現(xiàn)錨栓在受力后，其力值在達(dá)到設(shè)計(jì)值12.6kN后仍然在提高，但是其緊固用螺母的彈簧墊圈已有明顯松動(dòng)現(xiàn)象，這說明儀器所測(cè)量的數(shù)值與錨栓保證節(jié)點(diǎn)支座固定的實(shí)際受力荷載有差異，如果錨栓的變形在允許的范圍內(nèi)，不會(huì)影響其正常使用;如果受力后由于錨栓變形過大，將引起玻璃幕墻的節(jié)點(diǎn)支座失去作用，從而使幕墻玻璃的內(nèi)應(yīng)力過大，而造成的玻璃易碎，直接影響玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)安全。因此，目前檢測(cè)錨栓抗拔力的判斷標(biāo)志存在著以下兩種缺陷:
（1）當(dāng)以錨栓受力后到破壞前的荷載作為極限荷載而未考慮節(jié)點(diǎn)錨栓的變形，而此時(shí)幕墻結(jié)構(gòu)的整體變形已大大超過設(shè)計(jì)所允許的變形。如果以這種破壞特征作為檢測(cè)結(jié)果，已不能滿足設(shè)計(jì)的要求。
?。?）在玻璃幕墻節(jié)點(diǎn)中，由于各個(gè)錨栓的材料以及安裝施工等差異，其應(yīng)力和應(yīng)變就不一樣。在實(shí)際工作中，如果有一個(gè)錨栓失去緊固時(shí)的工作狀態(tài)而破壞時(shí)，此時(shí)該節(jié)點(diǎn)的荷載將由其它的錨栓來承擔(dān)。如果以上述的破壞特征作為檢測(cè)結(jié)果來評(píng)判幕墻節(jié)點(diǎn)支座的實(shí)際受力荷載，因其未考慮變形的要求，這種檢測(cè)結(jié)果容易造成誤判，從而給玻璃幕墻的使用結(jié)構(gòu)安全帶來許多不利因素。
4、確定檢測(cè)幕墻錨栓拔力的破壞特征探討
在固定幕墻的后置式連接件中，各種不同的錨栓有著不同的破壞特征，對(duì)機(jī)械膨脹固定錨栓，受力后其力值不斷提高并產(chǎn)生變形，但是當(dāng)其變形超過彈簧墊圈的彈性變形后，如果此時(shí)卸荷，幕墻節(jié)點(diǎn)松動(dòng)，錨栓失去緊固作用;而對(duì)于化學(xué)粘合固定錨栓，在安裝固定后，經(jīng)過受力，如產(chǎn)生變形，即失去錨固作用。玻璃幕墻構(gòu)件由玻璃和鋁合金框組成，變形能力很小，據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102—96第4.2.8條明確提出，玻璃幕墻在設(shè)計(jì)允許的相對(duì)位移范圍內(nèi)不應(yīng)破壞;《建筑幕墻）JG3035-1996規(guī)范具體提出了幕墻與建筑物的允許相對(duì)位移值以r來表示。
針對(duì)上述檢測(cè)方法存在的缺陷，為保證幕墻節(jié)點(diǎn)支座的安全和不同等級(jí)玻璃幕墻在所允許的相對(duì)位移的范圍內(nèi)不破壞，在檢測(cè)錨栓的抗拔力時(shí)，應(yīng)考慮錨栓的錨固失效變形。對(duì)此，如何測(cè)定玻璃幕墻節(jié)點(diǎn)錨栓的抗拔力，現(xiàn)將我市*營業(yè)樓玻璃幕墻工程現(xiàn)場(chǎng)具體的檢測(cè)方法介紹如下:
?。?）我們采用的儀器為BLY一100錨栓拔力儀，將該儀器固定在所選要測(cè)定的幕墻節(jié)點(diǎn)的錨栓上，然后進(jìn)行加載，在測(cè)定各個(gè)錨栓的抗拔力的同時(shí)，我們用塞尺進(jìn)行觀測(cè)錨栓的受力變形:
①如作驗(yàn)證性檢測(cè)，對(duì)機(jī)械膨脹固定錨栓，當(dāng)其力值達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，且變形在錨栓螺母彈簧墊圈的彈性極限變形范圍內(nèi)，則可認(rèn)為該單個(gè)錨栓達(dá)到設(shè)計(jì)要求;對(duì)化學(xué)粘合固定錨栓，當(dāng)其力值達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，且未見其有變形，同樣可認(rèn)為該單個(gè)錨栓達(dá)到設(shè)計(jì)要求。我們可以從《型彈簧墊圈》GB859一87查到彈簧墊圈的極限變形。
②如果作破壞性檢測(cè)，對(duì)機(jī)械膨脹固定錨栓，可繼續(xù)加載直至其變形達(dá)到彈簧墊圈的彈性極限變形，此時(shí)的zui大力值為其極限荷載;對(duì)化學(xué)粘合固定錨栓，如產(chǎn)生變形，可認(rèn)為此時(shí)的力值為其極限荷載。
?。?）選取所測(cè)玻璃幕墻節(jié)點(diǎn)中各個(gè)錨栓的抗拔力的zui低值作為該節(jié)點(diǎn)錨栓的單個(gè)極限承載力，以此來計(jì)算確定玻璃幕墻受力節(jié)點(diǎn)的承載力。綜上所述，以控制節(jié)點(diǎn)的變形來檢測(cè)玻璃幕墻錨栓的抗拔力，可以較為合理的反映現(xiàn)場(chǎng)幕墻支座的實(shí)際受力荷載，以確保玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的安全可靠。
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