后锚固填充墙拉结筋锚固承载力检测影响因素分析

付 仁

(福建省建筑科学研究院有限责任公司 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350108)

0 引言

房屋建筑中的填充墙均需要布设拉结筋，使填充墙与主体结构整体协调，降低填充墙与主体结构接缝处的开裂概率，提高填充墙抗震性能。基于混凝土基材的填充墙拉结筋布设方式有两种，一是预埋，二是后置。预埋的方式虽然具有可靠、拉结强度高等优势，但是缺点更大，如拉结筋数量不够、间距因各种原因错位，或设计变更造成后期补充拉结筋等。目前，施工现场运用较多的是后置锚固方式进行填充墙拉结筋施工。国家、行业及各地区也均编制了很多相关标准以规范施工和验收[1～4]。锚固承载力是后置锚固件最为主要的参数，关系到拉结筋的使用寿命。国内外学者对植筋锚固性能和施工工艺有较完整的总结归纳。Cook[5]通过归纳总结大量试验数据，将植筋的破坏形式进行详细划分。国内张建荣[6]在Cook的基础上对粘结锚固机理和破坏形式开展进一步研究。

后锚固填充墙拉结筋作为植筋系统中的一个类别，其锚固机理与植筋系统是一致的，只不过在施工工艺、检测等方面略有区别。齐敬等[7]通过大量试验，对填充墙拉结筋锚固承载力的影响因素进行分析。迟延涛[8]对填充墙拉结筋多种施工方法进行简单评述。本文在其他专家学者的研究基础上，简单介绍基于混凝土基材的填充墙后置锚固拉结筋的基本特性，详细阐述规范标准对检测方面的具体规定，重点分析锚固承载力检测结果的影响因素。

1 后锚固填充墙拉结筋基本特性

1.1 后锚固填充墙拉结筋系统

后锚固填充墙拉结筋系统，主要包含混凝土基材、钢筋、粘结剂3个部分，图1为它们之间组合关系。

图1 填充墙后锚固拉结筋系统

根据现场施工情况及相关规范要求，填充墙后锚固拉结筋系统在施工过程应符合以下要求：

(1)钢筋采用公称直径6mm热轧带肋钢筋。工程中填充墙用拉结筋使用6mm钢筋能够充分满足填充墙相关抗震性能要求。但是相关研究表明[4]，带肋钢筋的锚固承载力是光圆钢筋的1.35倍，所以，不能用光圆钢筋。

(2)研究表明[7]，在混凝土基材中植入带肋钢筋，其锚固承载力与锚孔直径、深度关联性不大。因此，这两个取值以设计的具体要求为优选值，没有设计要求时，锚孔直径和锚固深度分别要达到10mm和75mm[4]。

(3)混凝土基材厚度、锚孔之间净距、锚孔距基材边缘距离等均要控制到位。

1.2 后锚固拉结筋受力机理

基于混凝土基材的填充墙后锚固拉结筋体系受力机理主要是：填充墙与基材结构连接荷载通过拉结筋传递到粘结剂，然后再顺着锚固长度范围的拉结筋传导到混凝土基材，这一过程的实现，实质上依赖于粘结剂的粘结强度和施工水平。

2 规范标准对检测方面的规定

2.1 不同规范标准的相关规定

(1)规范GB 50203-2011仅在判定依据和抽样数量作出规定。

判定依据：非破坏性检测值取6.0kN，此时混凝土基材无裂缝、钢筋无滑移，且持荷2min内荷载值降低≤5%。检测值的取值通过式(1)计算得到，拉结筋直径为6mm，拉结筋屈服强度为235MPa。

Nt=0.90Asfyk

(1)

式中：Nt——填充墙拉结筋后锚固检测值；

As——拉结筋面积；

fyk——拉结筋屈服强度标准值。

抽样数量：由于施工水平的参差不齐，该规范规定的抽样数量较严格，如表1所示。

表1 GB 50203-2011的抽样数量 根/

(2)规范JGJ 145-2013在检测方法、判定依据及抽样数量等方面进行了详细的规定。

检测方法：加载方式分为连续加载和分级加载，有非破坏性检测和破坏性检测两种手段。

抽样数量：应取每一检测批拉结筋总数的0.1%且不少于3件。

(3)规范DBJ/T 13-129-2010是在JGJ 145-2013基础上，对后锚固填充墙拉结筋进行详细说明。检测方法、判定依据与JGJ 145-2013规范一致。抽样数量方面，规定单位工程每一楼层为一个检测批，每个检测批取拉结筋总数的0.1%且不少于3个。

2.2 比较分析

通过分析比较，规范JGJ 145-2013对整个后置锚固体系的规定最为全面，而DBJ/T 13-129-2010是其在后锚固填充墙拉结筋方面的具体化。

一方面，GB 50203-2011规定的6.0kN检测取值，已不符合目前施工现场的情况，比如拉结筋的钢材普遍使用带肋钢筋HRB400。DBJ/T 13-129-2010的相关规定能够很好地契合目前施工环境。

后锚固填充墙拉结筋的破坏形式[5-6]主要有拉结筋拉断、混凝土基材破坏、粘结界面破坏，如图2～图3所示。因此，非破坏性检验取值，不仅要考虑钢筋破坏，还要将混凝土基材破坏的情况综合分析。规范DBJ/T 13-129-2010和JGJ 145-2013充分考虑了钢筋破坏和混凝土基材破坏两种模式的检测取值，较为合理。

(a)拉结筋拉断 (b)混凝土基材破坏图2 钢筋拉断与混凝土基材破坏

(a)粘结剂-混凝土界面 (b)粘结剂-拉结筋界面图3 粘结界面破坏

另一方面，一味地强调检测数量得多，并不能很好地综合评定施工质量，DBJ/T 13-129-2010将检测数量均匀地分布在单位工程的每一个楼层，可以对任一施工段的后置锚固质量全面识别，比较有代表性。

3 后锚固拉结筋承载力检测影响因素

3.1 检测人员

无论哪种检测工作，检测人员的影响都是最大的。检测人员需熟悉相关规范，熟练使用检测仪器，具备严格的公正性素养。抗拔力检验取值、检测时间点的确定和加载速率是最容易被疏忽的两个方面。

抗拔力检验取值：实际检测情况中，很多检测员对规范不熟悉，对拉结筋的受力机理也不清楚，抗拔力检验取值往往没有将混凝土基材破坏和拉结筋拉断两种形式进行综合考虑，仅取0.9fykAs作为检验值。这样是不准确的，当该值比混凝土基材破坏模式的计算值更高时，容易对检测结果造成误判。

检测时间点的确定：很多检测员没有根据规范对检测时间点严格确定，经常在粘结剂固化3天后再试验，使得质量不合格的粘结剂强度增长到合格，但是实际安全性和耐久性是达不到要求的，最终导致结果错判。

加载速率的控制：很多场合，检测人员为图方便、快速，经常超过规范要求速率(非破坏性2min～3min内匀速，破坏性2min～7min内匀速)加载，容易对后锚固填充墙拉结筋系统造成冲击破坏，导致误判。

3.2 仪器设备

填充墙后锚固拉结筋检测主要用液压拉拔仪进行检测，如图4所示。

图4 液压拉拔仪

一般来说，检测数值宜处于拉拔仪量程范围的20%～80%之间，制作检测方案时，要预估实际检测值范围，优选合适量程的拉拔仪。

液压加荷装置要确保5min内，降荷值≤5%，这样才能将评定依据中持荷2min内下降≤5%的要求进行很好地包络。

4 结论

本文通过比对现行GB 50203-2011、JGJ 145-2013、DBJ/T 13-129-2010 3本标准在后锚固拉结筋方面的规定，认为规范DBJ/T 13-129-2010无论在检验取值还是抽样数量都能够很好地契合目前施工现场情况，能够更合理地综合评价施工质量。

填充墙拉结筋后锚固承载力检测结果容易因外界因素影响造成误判，主要体现在检测人员、仪器设备两个方面。检测人员需熟悉相关规范，熟练使用检测仪器，具备严格的公正性素养。仪器设备应进行检定并经使用人员按规范确认参数后用于检测工作。