探讨建筑幕墙锚栓拔力栓检测方法

随着建筑幕墙锚栓使用的日益增多，幕墙用锚栓的拔力检测问题越来越受到关注，下面就相关的几个问题进行探讨。
　　1 、当前建筑幕墙使用情况概况
　　随着城市建设步伐的加快，高层和超高层建筑在大中城市都已屡见不鲜，幕墙装饰将建筑外围护墙的防风、遮雨、保温、隔噪声、防空气渗透等使用功能与建筑装饰功能有机地融为一体已成为现代城市高层建筑的一种标志。但由于施工质量问题或材质差，以及遭遇台风、地震等自然灾害，而致使玻璃幕墙破裂或脱落伤人的事件也时有发生，因此玻璃幕墙的使用安全越来越受到人们的重视。
　　2、 影响建筑幕墙结构安全的几个方面
　　在玻璃幕墙与建筑主体结构的连接中，主要承受的荷载有:玻璃的重力荷载、风荷载、地震作用和温度作用，不均匀沉降导致大面积幕墙产生内应力，要满足这些荷载的要求，保证结构安全，控制影响因素主要有以下两个方面:
　　(1) 原材料的质量
　　玻璃幕墙的主要原材料包括铝合金型材、玻璃、粘结密封材料等，如果铝合金型材和玻璃的强度不足，或以小代大，这对玻璃幕墙的整体变形有直接的影响，将会给玻璃幕墙的结构上埋下严重隐患，影响公共安全。
　　(2) 固定玻璃幕墙与主体结构锚栓的连接质量
　　玻璃幕墙是按围护结构来设计的，其主要构件悬挂在主体结构上，幕墙构件与混凝土结构的连接通过预埋或后置锚栓来实现。幕墙上的各种荷载主要由锚栓来承受，锚栓的受力大小与螺栓的直径、埋人深度、构件的混凝土强度、对螺母的扭力大小等因素有关。在幕墙结构设计上要求连接件与主体结构的锚固强度应大于连接件本身承载力的设计值，与连接件直接相连的主体结构构件，其承载力应大于连接件承载力。因此如果锚栓连接件本身强度不足、主体结构的混凝土强度达不到设计要求，或施工安装等环节出现锚栓紧固不牢等问题，极易造成玻璃幕墙与主体结构的固定不牢靠，易给玻璃幕墙的结构安全留下隐患。
　　3 、当前建筑幕墙锚栓拔力检测的方法及其缺陷
　　针对上述原因，玻璃幕墙工程质量的检测，除检测原材料本身质量外，检测幕墙节点锚栓的抗拔力，以确定其实际综合承载力显得更为重要。固定幕墙的后置式连接件主要有两类，一类是机械膨胀固定锚栓，另一类是化学粘合固定锚栓。锚栓拔力检测方法有多种，目前较为先进的检测方法是便携式数显锚栓拔力检测仪，其主要检测原理是:由电阻应变荷重传感器、放大电路、液晶显示器三部分组成，被测力作用于粘贴有电阻应变片的应变筒上，并配以平衡电桥，在液晶显示屏上以力的参数数字显示。
　　目前的检测锚栓拔力的破坏标志主要做法有:
　　(1) 检测时以锚栓的抗拔力达到或超过设计部门提供的荷载乘以一定的安全系数时锚栓未出现滑移或混凝土未破坏作为标志。
　　(2) 将锚栓拔至破坏前的最大荷载作为极限荷载。但在实际工程检测中，我们发现大多数锚栓，尤其是机械膨胀固定锚栓，在受力后，其紧固用的螺母产生一定位移△，但其力值不断提高，以我市某幕墙工程为例。
　　该工程幕墙的节点锚栓设计直径为12mm，其设计荷载单根力值为12.6kN，通过现场检测，我们发现锚栓在受力后，其力值在达到设计值12.6kN后仍然在提高，但是其紧固用螺母的弹簧垫圈已有明显松动现象，这说明仪器所测量的数值与锚栓保证节点支座固定的实际受力荷载有差异，如果锚栓的变形在允许的范围内，不会影响其正常使用;如果受力后由于锚栓变形过大，将引起玻璃幕墙的节点支座失去作用，从而使幕墙玻璃的内应力过大，而造成的玻璃易碎，直接影响玻璃幕墙的结构安全。因此，目前检测锚栓抗拔力的判断标志存在着以下两种缺陷:
　　(1)当以锚栓受力后到破坏前的荷载作为极限荷载而未考虑节点锚栓的变形，而此时幕墙结构的整体变形已大大超过设计所允许的变形。如果以这种破坏特征作为检测结果，已不能满足设计的要求。
　　(2)在玻璃幕墙节点中，由于各个锚栓的材料以及安装施工等差异，其应力和应变就不一样。在实际工作中，如果有一个锚栓失去紧固时的工作状态而破坏时，此时该节点的荷载将由其它的锚栓来承担。如果以上述的破坏特征作为检测结果来评判幕墙节点支座的实际受力荷载，因其未考虑变形的要求，这种检测结果容易造成误判，从而给玻璃幕墙的使用结构安全带来许多不利因素。
　　4 、确定检测幕墙锚栓拔力的破坏特征探讨
　　在固定幕墙的后置式连接件中，各种不同的锚栓有着不同的破坏特征，对机械膨胀固定锚栓，受力后其力值不断提高并产生变形，但是当其变形超过弹簧垫圈的弹性变形后，如果此时卸荷，幕墙节点松动，锚栓失去紧固作用;而对于化学粘合固定锚栓，在安装固定后，经过受力，如产生变形，即失去锚固作用。玻璃幕墙构件由玻璃和铝合金框组成，变形能力很小，据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-96第 4.2.8条明确提出，玻璃幕墙在设计允许的相对位移范围内不应破坏;《建筑幕墙JG3035-1996规范》具体提出了幕墙与建筑物的允许相对位移值以r来表示。
　　针对上述检测方法存在的缺陷，为保证幕墙节点支座的安全和不同等级玻璃幕墙在所允许的相对位移的范围内不破坏，在检测锚栓的抗拔力时，应考虑锚栓的锚固失效变形。对此，如何测定玻璃幕墙节点锚栓的抗拔力，现将我市国税局营业楼玻璃幕墙工程现场具体的检测方法介绍如下:
　　(1)我们采用的仪器为BLY一100锚栓拔力仪，将该仪器固定在所选要测定的幕墙节点的锚栓上，然后进行加载，在测定各个锚栓的抗拔力的同时，我们用塞尺进行观测锚栓的受力变形:
　　①如作验证性检测，对机械膨胀固定锚栓，当其力值达到设计值时，且变形在锚栓螺母弹簧垫圈的弹性极限变形范围内，则可认为该单个锚栓达到设计要求;对化学粘合固定锚栓，当其力值达到设计值时，且未见其有变形，同样可认为该单个锚栓达到设计要求。我们可以从《型弹簧垫圈》GB859一87查到弹簧垫圈的极限变形。
　　②如果作破坏性检测，对机械膨胀固定锚栓，可继续加载直至其变形达到弹簧垫圈的弹性极限变形，此时的最大力值为其极限荷载;对化学粘合固定锚栓，如产生变形，可认为此时的力值为其极限荷载。
　　(2)选取所测玻璃幕墙节点中各个锚栓的抗拔力的最低值作为该节点锚栓的单个极限承载力，以此来计算确定玻璃幕墙受力节点的承载力。综上所述，以控制节点的变形来检测玻璃幕墙锚栓的抗拔力，可以较为合理的反映现场幕墙支座的实际受力荷载，以确保玻璃幕墙结构的安全可靠。