后埋件設(shè)計(jì)中化學(xué)螺栓與膨脹螺栓混用問題目前幕墻后埋件的設(shè)計(jì)中，很多采用化學(xué)螺栓與膨脹螺栓混用的個(gè)案（如立柱預(yù)埋件分別為一對角線兩枚化學(xué)螺栓，另一對角線兩枚膨脹螺栓），例如我們本論壇中的一份貼中上傳的圖幕墻防雷節(jié)點(diǎn)也是混用了兩種螺栓，但此類埋件計(jì)算如何取參數(shù)、公式？請大家討論，化學(xué)螺栓與膨螺栓混用合理嗎？兩種螺栓混用幕墻的安全度有沒有保證？應(yīng)該如何精確計(jì)算？
1、膨脹錨栓和化學(xué)錨栓的特點(diǎn)及混用的合理性。

膨脹錨栓通過端部的擴(kuò)張部分壓入鉆孔壁內(nèi)，通過摩擦力承受荷載；膨脹錨栓的優(yōu)點(diǎn)是抗剪能力好，價(jià)格便宜，施工方便。有些人說膨脹錨栓不好，主要認(rèn)為膨脹錨栓會由于風(fēng)載的循環(huán)反復(fù)拉壓而產(chǎn)生松動，抗拉能力較差，但膨脹錨栓用于幕墻也快20來年了，并未有工程事故及相關(guān)資料來支持這種說法，我認(rèn)為只要我們選用正規(guī)廠家的合格產(chǎn)品，留有合適的安全儲備，膨脹錨栓用于一般的幕墻是沒有問題的。
化學(xué)錨栓通過砂漿或合成樹脂將錨栓與錨固基礎(chǔ)結(jié)合成一個(gè)整體；化學(xué)錨栓的力學(xué)性能比同等規(guī)格的膨脹錨栓好很多；缺點(diǎn)是價(jià)格高，對施工要求高，如果現(xiàn)場鉆孔，清孔達(dá)不到要求，還不如直接用膨脹錨栓。現(xiàn)在有個(gè)說法是化學(xué)錨栓不宜焊接，這個(gè)說法也不全對，國內(nèi)一般的化學(xué)錨栓藥劑采用的環(huán)氧樹脂，這種材料優(yōu)點(diǎn)是收縮率低、粘結(jié)力高，它能產(chǎn)生很高的強(qiáng)度，對清孔方法和效果敏感性小，但它主要的缺點(diǎn)是耐高溫穩(wěn)定性差，所以不宜焊接。還有一種化學(xué)藥劑是乙烯基酯樹脂，其粘結(jié)劑采用乙烯基酯/水泥，反應(yīng)劑采用甲基丙烯酸脂和水，這種化學(xué)藥劑除了環(huán)氧樹脂的優(yōu)點(diǎn)外，還有耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性高、耐久性高等優(yōu)點(diǎn)；像慧魚的化學(xué)錨栓就有采用的這種樹脂，喜利得銷售人員上次來我們公司講課，也有談到他們的化學(xué)錨栓采用的化學(xué)藥劑并非環(huán)氧樹脂，能耐高溫，還出示了他們在建設(shè)部做的焊接后拉拔試驗(yàn)報(bào)告。對于能夠提供試驗(yàn)報(bào)告或耐高溫說明的化學(xué)錨栓，是可以焊接的。對于承受很大的彎矩及軸力的支座，比如拉索支座，鋼柱支座等，沒有預(yù)埋件時(shí)，應(yīng)該采用慧魚、喜利得等公司的化學(xué)錨栓。
全采用國產(chǎn)化學(xué)錨栓不能焊接，全采用喜利得或慧魚的化學(xué)錨栓價(jià)格又不能承受，全采用膨脹錨栓有時(shí)又通不過監(jiān)理驗(yàn)收；這時(shí)就根據(jù)膨脹錨栓和化學(xué)錨栓的優(yōu)缺點(diǎn)組合使用，折衷的采用一個(gè)對角為膨脹錨栓，一個(gè)對角為化學(xué)錨栓的連接方式；從受力性能來說，這種后埋方式是沒有任何問題的，但需注意幾個(gè)問題，后面我會講到。



2、兩種錨栓混用幕墻的安全度有沒有保證？

這個(gè)問題問得不夠合理，應(yīng)該是“幕墻結(jié)構(gòu)體系的可靠度能不能得到保證”，沒有安全度的說法，只有安全系數(shù)，安全系數(shù)是針對具體的材料的。幕墻結(jié)構(gòu)的可靠度和荷載取值，各種材料的性能，幾何參數(shù)和計(jì)算公式等有關(guān)系，具體到錨栓的計(jì)算來說，就和錨栓的破壞形態(tài)有關(guān)，是脆性破壞，還是延性破壞？破壞時(shí)離散性大不大等等。
膨脹錨栓破壞受拉破壞的形態(tài)有：鋼材破壞、混凝土錐體破壞和劈裂破壞、錨栓拔出破壞，化學(xué)錨栓受拉的破壞形態(tài)有：鋼材破壞、混凝土錐體破壞和劈裂破壞。一般來講，膨脹錨栓是后兩種破壞形態(tài)，化學(xué)錨栓是第二種破壞形態(tài)，這幾種破壞形態(tài)都是脆性破壞；從我們的拉拔試驗(yàn)結(jié)果可以知道，后置錨栓破壞的離散性也是很大的；再加上埋件乃是幕墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，所以規(guī)范對幕墻后置埋件的安全系數(shù)取得很高。102－2003 5.5.7規(guī)定“錨栓承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)大于其極限承載力的50%”，再考慮到風(fēng)載分項(xiàng)系數(shù)1.4，后置錨栓總的安全系數(shù)為：1.4*2=2.8，如果錨栓廠家技術(shù)手冊上對于脆性破壞的材料分項(xiàng)系數(shù)取值小于2時(shí)建議取為2，畢竟我們要以規(guī)范為準(zhǔn)。5.5.7也規(guī)定后置埋件“應(yīng)進(jìn)行承載力現(xiàn)場試驗(yàn)，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行極限拉拔試驗(yàn)”，我的理解是做試驗(yàn)時(shí)其拉拔力至少要達(dá)到設(shè)計(jì)值的兩倍或者直接做極限拉拔試驗(yàn)，以確信后置錨栓有沒有兩倍的材料安全系數(shù)。采用正規(guī)廠家的錨栓，不管你是不是混用，材料安全系數(shù)確保2.0，可靠度是能得到滿足的。
由于后置錨栓的破壞形態(tài)多為脆性破壞，如果選用的化學(xué)錨栓和膨脹錨栓的力學(xué)性能相差較大，會導(dǎo)致性能較差的錨栓脆性破壞而另外一種錨栓還有很大富裕強(qiáng)度，又由于同規(guī)格的化學(xué)錨栓比膨脹錨栓力學(xué)性能要好，當(dāng)我們兩種螺栓混用時(shí)，一定要選擇好合適的組別，否則浪費(fèi)很大。選擇的原則是化學(xué)錨栓極限承載力（標(biāo)準(zhǔn)值）與膨脹錨栓的極限承載力相同，這樣，可能膨脹錨栓的直徑要大一些，可以從后面的計(jì)算方法看出。

我的個(gè)人理解:
1、在一般普通幕墻來講，埋件計(jì)算時(shí)錨栓是非完全發(fā)揮其作用的，他們至所以對角設(shè)置，無非出于兩個(gè)原因：其一、部分城市明確要求不允許使用膨脹螺受拉，這樣布置解釋與計(jì)算過程中，是只計(jì)兩個(gè)化學(xué)螺栓計(jì)算通過而設(shè)計(jì)的，膨脹螺栓不計(jì)其抗拉強(qiáng)度的，從而降低工程成本。其二，有焊接時(shí)這種設(shè)計(jì)可以保證化學(xué)螺栓熱損失后結(jié)構(gòu)安全度計(jì)算的。其實(shí)上膨脹螺栓在不低于C30中的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值并不小，各廠家也提供了相應(yīng)的試驗(yàn)報(bào)告各抗拉設(shè)計(jì)值。大家所以這樣做也是出于對結(jié)構(gòu)連接的安全度與經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面并重為出發(fā)點(diǎn)的。
2、對于化學(xué)螺栓選取來講，上面的朋友已說的很細(xì)，現(xiàn)在喜利得與德國慧魚已可以提供焊接熱損后的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值報(bào)告。我個(gè)人建議對有焊接要求而螺栓廠家無法出示報(bào)告的情況下，選用后切式膨脹螺栓連接。當(dāng)然這個(gè)經(jīng)濟(jì)方面價(jià)格是高了點(diǎn)。
3、對結(jié)構(gòu)安全度來計(jì)，上面的朋友已分析的較細(xì)，K2=2，K1=1.4（對風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值而言的），那么K=2*1.4=2.8。這時(shí)的結(jié)構(gòu)連接在風(fēng)載作用下，結(jié)構(gòu)達(dá)到破壞強(qiáng)度的概率為1/1120。我們計(jì)算取用的風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年一遇的出現(xiàn)概率為2%。這樣我們的埋件連接對風(fēng)載的而言的破壞率就很低了。當(dāng)然這個(gè)只供大家在一個(gè)概率上的量化認(rèn)識的一個(gè)參考，其實(shí)選用過程，還應(yīng)如上面的朋友所說的一樣，選取螺栓對工程實(shí)際的砼強(qiáng)度中的極限破壞的2倍做為依據(jù)，并做現(xiàn)場拉撥試驗(yàn)做為驗(yàn)證（注意這個(gè)以現(xiàn)場等焊縫長度下或焊接時(shí)間內(nèi)的整體埋件，或單個(gè)化學(xué)螺栓為準(zhǔn)。最好選取整體的）。
4、在計(jì)算過程時(shí)，我們廠家提供的對應(yīng)于現(xiàn)場砼強(qiáng)度下的膨脹螺栓與焊接損失后的化學(xué)螺栓設(shè)計(jì)拉力值（或現(xiàn)場拉撥拉力值）作為依據(jù)，選擇二者中的較小值做為單個(gè)螺栓的拉力設(shè)計(jì)值。然后根據(jù)埋件所受的拉N、彎M、剪V進(jìn)行驗(yàn)算。那么單個(gè)螺栓所受的拉力為N1=N/4+M/d/2，其中d為受拉區(qū)螺栓中心線到受壓區(qū)埋板中心線之間的距離。對于整體埋件拉壓中心線按下列進(jìn)行計(jì)算：假設(shè)埋件的尺寸為bXh，螺栓拉力設(shè)計(jì)值為f，現(xiàn)場砼受壓強(qiáng)度為fc,那么受壓區(qū)的埋件高度h1=2*f/(b*fc)。這樣d值就可以根椐你的埋板開孔的尺寸計(jì)算出來了。單個(gè)螺栓受剪：N2=V/4，然后來整體復(fù)核：（N1^2+3*N2^2)^0.5小于單個(gè)螺栓受拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

3、計(jì)算方法
當(dāng)化學(xué)錨栓和膨脹螺栓對角混用受拉或受彎破壞時(shí)，應(yīng)取兩者中抗拔承載力較小的值作為兩種錨栓共同的承載力。一般同直徑的化學(xué)錨栓的抗拉承載力大于膨脹錨栓的抗拉承載力，由于膨脹錨栓的破壞形式為脆性破壞，沒有塑性發(fā)展，所以軸力產(chǎn)生的拉力和彎矩產(chǎn)生的拉力并不是按照他們的承載能力來分配的，這樣導(dǎo)致膨脹錨栓先受拉破壞而化學(xué)錨栓還有較大的余地，雖然有時(shí)我們計(jì)算的時(shí)候只考慮了化學(xué)錨栓的承載能力，但是實(shí)際情況并不是這樣，當(dāng)膨脹螺栓破壞時(shí)應(yīng)該認(rèn)為此埋件已失效，大家可以想想只有2個(gè)對角化學(xué)錨栓承受拉力或彎矩時(shí)會怎樣，由于錨板的平面外剛度很小，必然導(dǎo)致兩個(gè)錨板的兩個(gè)對角（膨脹錨栓破壞角）翹起。所以如果主要是抗彎或抗拉的后埋件，混用時(shí)應(yīng)使兩者的抗拔承載力接近。

當(dāng)化學(xué)錨栓和膨脹螺栓共同受剪時(shí)，破壞時(shí)有塑性發(fā)展，可以各自取各自的抗剪承載力；如果主要是抗剪的后埋件，可以采用同型號的化學(xué)錨栓和膨脹螺栓。

根據(jù)我上面所說的，主要受拉或受彎的化學(xué)錨栓和膨脹錨栓混用時(shí)計(jì)算問題其實(shí)就是只用一種錨栓的計(jì)算問題，主要受剪的錨栓考慮各自的承載力之和。

下面我列出幾種后置錨栓的計(jì)算方法，歡迎大家討論。
1、采用錨栓廠家提供的計(jì)算程序；推薦

2、直接采用彈性理論列平衡方程計(jì)算。

3、采用規(guī)范預(yù)埋件公式計(jì)算，把需要的錨筋直徑求出，然后根據(jù)錨筋的抗拔力再對應(yīng)某種型號的后置螺栓。只是規(guī)范公式中已考慮一定的安全系數(shù)在內(nèi)，計(jì)算結(jié)果會保守一些。

錨筋計(jì)算，包括后錨固的計(jì)算，計(jì)算依據(jù)是半理論和半實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)合，錨筋群的計(jì)算的前提，就是錨筋的錨固機(jī)理是一致的，所以兩種不同的錨固機(jī)理的錨固方式是無法套用現(xiàn)有規(guī)范的。另外膨脹螺栓規(guī)范并無絕對禁止使用的條款，大家可以去細(xì)讀后錨固相關(guān)規(guī)范，就是化學(xué)錨栓在后錨固技術(shù)規(guī)程里反而是不建議使用的，因?yàn)榘凑栈炷烈?guī)范相應(yīng)條款，無法滿足錨固深度要求，后錨固技術(shù)規(guī)程里對應(yīng)的是植筋，推薦的是切底螺栓即擴(kuò)孔型錨栓，如果采用化學(xué)螺栓和膨脹螺栓混用，則無法按照規(guī)范計(jì)算，必須在現(xiàn)場按照不同的位置，采取整體拉拔實(shí)驗(yàn)，復(fù)雜的技術(shù)分析已經(jīng)和施工脫節(jié)。在裝飾幕墻范圍內(nèi)，小荷載情況下，參照錨栓廠家技術(shù)資料做錨固設(shè)計(jì)，不會出現(xiàn)質(zhì)量問題，但是在荷載比較大，或者彎矩比較大的情況下，就要采取植筋的方式，避免焊接了。顯而易見的是，大家可以多翻閱鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙或者結(jié)構(gòu)加固圖紙，化學(xué)螺栓的使用幾乎是沒有的