后置锚栓连接的一些细节问题

在混凝土结构的改造工程中，后置锚栓的使用非常普遍（如图1）。《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013（加固规范）和《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2013（后锚固规程），对后置锚栓连接的计算方法和构造要求提出了详尽的规定。但在实际工程中，依然会发现一些值得探讨的细节问题。因《加固规范》的实施日期晚于《后锚固规程》，故对二者的不一致之处，本文均以前者为准。

一、《加固规范》关于锚栓的主要内容：

（一）承重结构可用的锚栓选型：

1.机械锚栓，有如下三种：

（1）自扩底机械锚栓；

（2）模扩底机械锚栓；

（3）胶粘-模扩底机械锚栓。

2.特殊倒锥形胶粘型锚栓。

“化学锚栓”因不够科学、严谨，已退出历史舞台。

3.后置锚栓连接仅能用于设防烈度不高于8度且建于Ⅰ、Ⅱ类场地的建筑物。

4.不得使用普通膨胀锚栓。

（二）单个锚栓的受剪承载力：

《加固规范》对单个锚栓的受剪承载力V^a给出了详尽的计算方法，取如下两项的较小值，即V^a=min{V^s，V^c}

1.由锚栓杆决定的受剪承载力V^s。

与锚栓杆钢材的性能等级、有效截面、杠杆臂有关，并考虑抗震折减系数；

2.由基材混凝土决定的受剪承载力V^c。

与混凝土强度等级、锚栓边距、锚栓外径、锚栓有效锚固深度有关，并考虑其它相关因素影响进行折减，计算比较繁琐。不考虑抗震折减。

对于受拉承载力，笔者认为，因为锚栓的有效锚固深度有限，承重结构尽量不要采用后置锚栓的受拉。当后锚固确有受拉的需要时，应优先采用植筋的方式更为稳妥。故本文以锚栓受剪作为讨论的重点，略去锚栓受拉的情况。对于轻质雨棚、轻型钢架的柱脚等受力较小的连接，可采用机械锚栓。

（三）受剪锚栓的主要构造要求：

1.最小有效锚固深度h_ef，见规范表16.4.3，随锚栓杆径不同而不同；

2.基材混凝土的最小厚度h_min≥ 1.5h_ef，且≥100mm；

3.锚栓公称直径≥12mm；

4.锚栓边距c≥0.8h_ef；最小间距s≥h_ef；

二、锚栓群的受剪承载力问题：

《加固规范》对单个锚栓的受剪承载力给出了详尽的计算方法，但对于螺栓群的受剪承载力计算方法并未予以明确。因为下列因素的影响，螺栓群的受剪承载力并不与螺栓数量成正比，甚至只有少数锚栓在受力。

1.锚栓杆与锚栓孔壁的贴紧状态难以把握：

锚栓属于承压型螺栓，其发挥受剪承载力的前提是锚栓杆与锚栓孔壁必须紧密贴合。但在实际工程中，由于难以克服的施工误差或不得不临时调整钻孔位置，每个锚栓与孔壁的相对位置关系各不相同，不可能保证每个螺栓与孔壁都紧密贴合，所以也就不可能做到各锚栓均衡受力。

经常有这种情况：锚栓在现场安装，锚板在工厂加工，各自分头进行。现场临时调整钻孔位置不能及时反馈到工厂，造成加工好的锚板到现场安装时，锚栓和锚栓孔对不上，不得不临时扩孔，甚至是随意扩孔。

如下图2所示，尽管有6个锚栓，但在极端情况下，可能只有两个锚栓在受力（图中1#和2#锚栓）。

2.锚栓杆倾斜，锚板安装时不得不扩孔（如图3），扩大到安上为止。

3.基面不平整，锚栓悬臂，锚板脱空（如图3）。这种情况下，即使锚栓与孔壁紧密贴合，但因各锚栓刚度不同，也不可能均衡受力。

4.或许有人会说，少数受力的锚栓变形后，会将剪力分配给其它锚栓，从而达到共同受力。笔者认为这种情况是不可能的，一来剪切变形量很小，无法完成剪力重分配；二来，变形达到多少以后其它锚栓才能受力也是未知数，因为其它锚栓孔的间隙是未知数。

三、连接板与锚板的焊缝问题：

连接板与锚板（板件命名见图4）之间的焊缝很重要，严格来讲应该在工厂焊接。但如图4所示，如果在工厂就将连接板焊在锚板上，则钢梁将受到锚栓头或锚板的阻挡，无法安装就位，故只能先将钢梁安装就位后（图5），再在现场焊接。由于操作空间和焊接姿势的影响，该焊缝质量将大打折扣。

四、后置锚栓连接的改进建议和注意事项：

1.预先用聚合物砂浆对混凝土基面进行修补，达到平整、垂直；

2.设计图中应注明：先安装锚栓，并垂直于基面安装，避免锚栓倾斜。再准确测量锚栓的实际位置，而后据此在锚板上开孔，一一对应，避免安装时随意扩孔。

3.当现场具备施工操作空间时，尽量采用两块连接板，并都开坡口。如不具备操作空间，则只能采用一块连接板单面焊，务必开坡口，且需将连接板适当加厚。

4.锚栓的受剪状态同C级螺栓。按《钢标》11.5.1 条要求，C级螺栓的孔径较螺杆直径大1~1.5 mm。对于锚栓而言，显然是难以做到的。若参照地脚锚栓，孔径较锚栓直径大20mm，这显然是太大了。可见锚栓的孔径如何控制还有待明确，避免随意加大孔径。

5.锚栓群的受剪承载力不能取为单个锚栓的承载力乘以锚栓个数，建议只计一半数量的锚栓。即使如此，也不一定是安全的，只能说是相对安全。

6.《加固规范》在锚栓受剪承载力计算中，未提及孔壁的承压承载力。当锚栓性能等级较高而锚板材质较低时，应注意补充验算孔壁承压承载力。

7.图1剖面1-1中最上面锚栓与楼板下表面的距离b=100mm为宜，方便钻孔操作，并适当留有调整孔位的余地。锚栓水平间距宜为“翼缘宽度 50”，以方便钢梁就位。

8.关于锚栓的中心距，《钢标》有最大间距的要求（≤8d₀），而《加固规范》有最小间距的要求（≥hef）。当二者矛盾时，可不执行《钢标》的要求。

9.图1情况下的钢梁与楼板间隙的楔紧措施不能遗忘。

10.图中应注明锚栓性能等级、基面混凝土强度等级（依据鉴定报告）。

11.《加固规范》16.4.2条中关于最小锚固深度的要求（下图划线部分），没有实际意义且易误导他人，故建议删去。最小锚固深度按表16.4.3执行即可。