鋼結構預埋件工程施工工藝.ppt

建筑幕墻埋件,2012年7月30日,前言,建筑幕墻依據(jù)不同的面板材料分為玻璃幕墻、金屬幕墻和石材幕墻三大類，無論哪類幕墻，其承載結構體系與建筑主體結構的連接，通常都是通過預埋件或后加錨固件來實現(xiàn)的。幕墻除了承受自重荷載外，還要承受風力、地震等荷載的影響，因此預埋件與建筑主體結構的連接是否可靠耐久，直接關系到幕墻的結構安全與使用壽命。,預埋件或補埋件,面板,主體結構,連接件,立柱,橫梁,一、埋設件的分類及構成,埋設件按其形成時序分為預埋件和后置埋件，其中預埋件分為爪式埋件和槽型埋件。1.1預埋件預埋件是預先安置(埋藏)在結構內的構件.即在結構澆注時留設在結構中的由鋼板和錨固筋的構件。,1.1.1普通爪式埋件錨筋,錨板通過焊接而成錨筋可制成直形,彎形,彎鉤型。,1.1.2埋板帶預留槽式埋件此種埋件在普通爪式預埋件基礎上增加了預留槽，連接起來非常方便，及時在埋件位置誤差較大的情況下，也可像普通埋件一樣焊接處理，靈活性較大。,1.1.3爪形埋件(AF為幾種常見類型，如圖所示)。,1.1.4槽型埋件金屬槽可由鋼板折彎,鑄件,鍛件制成。錨筋與金屬槽可制成一體,或焊接而成。這種形式的預埋件具有體積小施工方便的優(yōu)點，目前已經(jīng)國產(chǎn)化，且已形成系列。施工中常用到槽型埋件長度為300mm，錨筋長度為100mm或60mm。,槽型埋件與平板預埋件的優(yōu)缺點對比槽型埋件為幕墻施工中常用的一種形式，由于其與平板式預埋件相比有較多的優(yōu)點，因此槽型預埋件在幕墻工程中的應用逐漸增多。（一）槽型預埋件與平板預埋件比較的優(yōu)點1、從生產(chǎn)加工角度比較槽型預埋件加工工藝簡單，質量檢驗方便，一般加工一個槽型預埋件的功效是加工一個平板預埋件功效的3倍。2、從經(jīng)濟性角度比較槽型預埋件價格便宜，節(jié)省工程造價。一個槽式埋件的重量約為2公斤左右，外加兩個T型螺栓，一套槽型埋件的價格大概為25元左右。而一個平板埋件的重量大約為6公斤左右，價格約為60元左右，槽型埋件的價格約為平板埋件的一半以上。,3.從施工的難易角度比較槽型埋件體積小，施工非常方便。槽型預埋件的錨筋只有一排，而且槽型預埋件的槽鋼體積較小，不容易與主體結構的鋼筋發(fā)生干涉，施工周期短，大大提高施工進度。而平板預埋件所占的體積大，錨筋一般為兩排兩列布置，非常容易與主體結構的主筋發(fā)生干涉，由于施工工人不是非常清楚主筋的重要性，偶爾為了埋設平板預埋件而把主體結構的主筋鋸斷，這樣就會對建筑埋下安全隱患。另外，由于槽型預埋件的體積小，當主體結構為一較薄的板式結構時，只能采用槽型預埋件而不能采用平板式預埋件。,4.從是否方便幕墻龍骨的安裝角度比較槽型預埋件與幕墻龍骨的轉接件采用T型螺栓連接，現(xiàn)場不需要焊接，安裝非常方便。槽型預埋件是通過在其槽口內能夠自由水平滑動的T型螺栓與幕墻龍骨轉接件相連接，轉接件與T型螺栓連接處在豎直方向上開長型孔，轉接件與幕墻龍骨連接處在垂直于幕墻面方向上開長型孔，這樣就實現(xiàn)了幕墻龍骨安裝的三維調整，安裝十分方便。如圖所示。平板預埋件也能實現(xiàn)三維調整，但是調整完之后需要焊接來固定，一方面給現(xiàn)場施工增加了難度，另一方面也增大了發(fā)生火災的可能性。,（二）槽型預埋件與平板預埋件相比的缺點槽型預埋件與平板預埋件相比，最為明顯的缺點就是槽型預埋件的承載能力要比平板預埋件小很多，槽型預埋件的抗拉承載力設計值為32KN，抗剪承載力設計值為23KN，而平板預埋件的抗拉承載力設計值為140KN，抗剪承載力設計值為55KN左右，因此，當幕墻的跨度較大時，或者幕墻面離結構面較遠時，槽式預埋件就不合適了，只能選擇平板預埋件。,1.2后補埋件后補埋件即平板埋件，通過普通膨脹螺栓、化學錨栓或穿透螺栓（雙頭螺柱）以及焊接封閉鋼板等方式實現(xiàn)埋件的固定。,1.2.1后補埋件的幾種施工方法普通膨脹螺栓固定化學錨栓固定穿透螺栓（雙頭螺柱）固定包箍鋼板焊接（通常用于柱或梁）后補做土建結構同時埋設預埋式埋件。以上幾種形式的復合形式。,1.3埋件的埋設方式埋件按其在主體結構上的位置劃分，可分為上埋式、側埋式和下埋式，其中下埋式受力較為不利，應謹慎使用。,后補式埋件只能通過膨脹螺栓和化學錨栓和主體結構進行連接。由于后補式埋件的安裝質量受現(xiàn)場施工的條件和人員的影響非常大，不容易控制，經(jīng)常達不到設計指標，尤其是國家已明文規(guī)定受拉部位不允許使用膨脹螺栓，所以盡量不采用后補式埋件。,膨脹螺栓,化學錨栓,二、埋件設計,1.埋件與主體的連接強度直接決定了整個幕墻的安全，必須嚴格控制。在埋件設計時應注意以下幾點：(1).預埋式埋件錨筋與埋板的尺寸和位置在設計時應嚴格依據(jù)玻璃幕墻工程規(guī)范(JGJ102-2003)及混凝土結構設計規(guī)范(GB50010-2002)進行設計。,(2).注意錨筋的長度不要超過結構尺寸（如梁厚度），避免錨筋露出結構外。(3).爪形埋件中A、B兩型錨筋宜采用螺紋鋼。C、D型的錨筋在設計時應考慮錨筋間的干涉及錨筋在安裝時與結構配筋之間的干涉問題。E、F型埋件適合于需要進行防雷的部位。(4).埋板的大小在設計時應考慮幕墻的結構形式的需要。,2.重視埋件的技術要求（1）預埋件技術要求是建設方必須重視的幕墻專項設計內容，根據(jù)其受力情況（拉、剪、彎）計算確定錨板規(guī)格、錨筋直徑、長度以及焊縫厚度等，其中錨板的最小厚度和錨筋的間距，錨筋到錨板邊緣距離，預埋件其承載力以及連接件與主體結構的錨固承載力必須通過計算或實物試驗予以確認，符合規(guī)范要求，但是建設方常常對埋件專項設計不夠重視，甚至忽略規(guī)范要求，草草的安排土建施工預埋，這種缺乏科學的設計以及盲目預埋，既造成大量預埋件報費，又增加了幕墻安全隱患。,（2）后置埋件技術要求除考慮各類螺栓本身性能差異外，還要考慮基材性狀、錨固連接的受力性質、被連接結構的類型、胡無抗震設防要求等因素。膨脹型螺栓、擴孔型螺栓不得用于受拉和邊緣受剪（邊距C10hcf錨件有效錨固深度），拉剪復合受力的結構構件及生命線工程的非結構構件的后錨連接?；瘜W植筋及螺桿，在滿足錨固深度的化學植筋和螺桿可應用于抗震設防烈度不大于8級的受拉、邊緣受剪、拉剪復合受力之的結構構件和非結構構件的后錨固連接等待。,3.埋設件的構造規(guī)定舊規(guī)范JGJ102-96玻璃幕墻工程技術規(guī)范原樣照搬GBJ10-89混凝土結構設計規(guī)范。新規(guī)范JGJ102-2003關于預埋件設計較舊規(guī)范在適應幕墻行業(yè)荷載較小等特點方面有一定改進，如取消了錨板厚度與錨筋中心距之比1/8的規(guī)定；以及受拉錨筋長度降低到15d等。這些還是不能滿足在較小截面混凝土構件上設置埋設件的需要，工程上經(jīng)常要面對監(jiān)理按規(guī)范檢查錨筋長度不符合規(guī)范規(guī)定的尷尬。據(jù)了解，幕墻行業(yè)至今還沒有發(fā)生過因埋設件抗力不夠而導致幕墻損壞事故，這說明現(xiàn)行埋設件是安全的，同時也在某種程度上反映埋設件是保守的，尚有繼續(xù)改進的空間。,41錨筋截面積新規(guī)范對錨筋最小截面積進行了規(guī)定，提供了錨筋最小截面積計算公式。根據(jù)本人經(jīng)驗，由于作用于一般幕墻埋設件上的荷載較小，按構造確定的錨筋截面積均能滿足規(guī)范要求，故在一般情況下，無須進行錨筋截面積驗算。42埋設件的材質規(guī)范規(guī)定“預埋件的錨板宜采用Q235級鋼。錨筋應采用HPB235，HRB335或HRB400級熱軋鋼筋，嚴禁采用冷加工鋼筋?！备鶕?jù)幕墻設計情況，作如下說明：,（1）規(guī)范對錨板材質只要求采用Q235級鋼，并未明確規(guī)定A，B，C類中的哪一類。幕墻行業(yè)中流行一種就高不就底的傾向很不可取，只要能滿足使用要求，越經(jīng)濟，越具有競爭力。（2）錨筋可以采用常用的建筑鋼筋之中的任意一種。采用HRB335級鋼筋作錨筋最合適。HPB235鋼筋為光面，端部必須做彎鉤，制作和安裝較變形鋼筋難。而HRB400鋼筋價格較貴，加工較難。,（3）鋼筋按制作方式可分為熱軋鋼筋，熱處理鋼筋和冷拉鋼筋。建筑工程大量使用的HPB235鋼筋和HRB335鋼筋都是熱軋鋼筋。冷拉鋼筋亦稱冷加工鋼筋，通過冷拉工序，提高了材料的屈服極限，增加了強度，缺點是降低了塑性，材質變脆，冷彎性能差，不適宜作冷彎材料，所以，規(guī)范規(guī)定錨筋嚴禁采用冷加工鋼筋是正確的。熱軋鋼筋的冷加工，如冷彎，是允許的，并在施工中被大量應用。認為熱軋鋼筋不能進行冷加工，熱軋鋼筋錨筋不能彎折，是把“冷加工鋼筋”與“鋼筋冷加工”兩種不同概念混淆了。,43錨筋的錨固長度規(guī)范所說的錨筋的錨固長度是指充分利用錨筋的抗拉強度時允許采用的最小構造長度。（1）當計算中充分利用錨筋的抗拉強度時，其錨固長度應按下式計算：式中光圓鋼筋（如HPB235鋼筋）：=0.16；帶肋鋼筋（如HRB335鋼筋）：=0.14。鋼筋設計強度：HPB235鋼筋=210N/mm；HRB335鋼筋=300N/mm混凝土強度等級：C20C25C30C35C40對應的混凝土抗拉強度(N/mm)：1.101.271.431.571.71d為鋼筋直徑,4.4錨板厚度錨板厚度應根據(jù)其受力情況通過計算確定。計算簡圖為點支平面板，錨筋支點之間的距離是確定板厚的主要因素，混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定錨板厚度與錨筋中心距之比1/8的原因就在于此。根據(jù)幕墻特點，新規(guī)范沒有采用這款規(guī)定，對錨板厚度限制較寬。當前設計錨板厚度較隨意，有的錨板面積較大厚度較小，有的錨板面積較小厚度卻較大。我認為，一般情況下幕墻4錨筋埋設件，錨板邊長250mm時，板厚8mm；250mm邊長350mm時，板厚10mm；邊長350mm時，板厚12mm為宜。,4.5錨筋錨板連接錨筋與錨板一般采用T型焊連接，當錨筋直徑大于20mm時，宜采用穿孔塞焊，焊縫等級為三級。不同強度鋼材連接時，采用強度較低鋼材所適應的焊條。工程上，采用E43X（05）型焊條，焊縫高度mm，可以滿足一般幕墻埋件焊接要求。4.6埋件的質量標準（1）預埋件的品種、類型、規(guī)格、尺寸、性能、板材的壁厚、表面處理應符合設計要求，且應有出廠合格證。（2）預埋件的焊接處理，必須檢查鋼筋鋼板的品種是否符合設計要求及強制性標準規(guī)定，,（3）預埋件（平板、槽型）錨板采用Q235B級鋼，錨筋采用HRB335或HRB400級（帶肋）熱軋鋼筋。（4）直錨筋與錨板采用T形焊，當錨筋直徑小于20mm，采用壓力弧焊；當錨筋直徑大于20mm，采用穿孔塞焊；不允許把錨筋彎成L形與錨板焊接。（5）當預埋件表面采用熱浸鍍鋅防腐處理時，鋅膜厚度應大于45微米。（6）預埋件制作時，錨板、錨筋及錨筋與錨板面垂直度等允許偏差應按規(guī)范控制，其中錨筋長度不允許負偏差。,三、建筑幕墻預埋件施工要求,（一）標準JGJ1022003第5.5條款相關規(guī)定要求：1主體結構或結構構件，應能夠承受幕墻傳遞的荷載和作用。連接件與主體結構的錨固承載力設計值應大于連接件本身的承載力設計值；2玻璃幕墻立柱與主體混凝土結構應通過預埋件連接,預埋件應在主體結構混凝土施工時埋入，預埋件位置準確；當沒有條件采用預埋件連接件時，應采用可靠的措施，并通過試驗確定其承載力。3由錨板和對稱配置的錨固鋼筋所組成的受力預埋件，可按照本規(guī)范附錄C的規(guī)定進行設計。,4槽式預埋件的預埋鋼板及其它連接措施，應按照現(xiàn)行國家標準鋼結構設計規(guī)范GB50017的有關規(guī)定進行設計，并通過試驗確定其承載力。5玻璃幕墻構架與主體結構采用后加錨栓連接時,應符合下列規(guī)定：（1）產(chǎn)品應有合格證；（有鋼材化學成分和力學性能試驗報告，有設計方法資料和出廠合格證）。（2）碳素鋼錨栓需進行防腐處理；（3）后加螺栓必須在現(xiàn)場進行單體拉拔試驗和節(jié)點(群體)拉拔試驗，試驗所加荷載應達荷載設計值的1.5倍而無明顯滑移，必要時應在檢測單位進行極限拉拔試驗。,（4）每個連接點后加螺栓不得少于2個，螺栓間距和螺栓到構件邊緣的距離不應小于70mm，宜設計成螺栓受剪的節(jié)點；（5）螺栓直徑應通過承載力計算確定,并不得小于l0mm；（6）不宜在與化學錨栓接觸的連接件上進行焊接操作；（7）錨栓承載力設計值不應大于其極限承載力的50%。6幕墻與砌體結構連接時,宜在連接部位的主體結構上增設鋼筋混凝土或鋼結構梁、柱。相連接的主體結構混凝土強度等級不宜低于C30。幕墻不應連接在磚石砌體上，更不得與輕質墻連接。,（二）后錨固件的施工要求,后錨固件在建筑幕墻施工中廣泛使用，特別在舊樓改建、擴建的幕墻工程大量，甚至全部使用后錨固件。幕墻工程中大量、甚至全部采用后錨固件，加上施工質量未能得到很好的控制，會給幕墻使用帶來安全隱患。對于后錨固件的施工要求在規(guī)范混凝土結構后錨固技術規(guī)程JGJ1452004，有明確的規(guī)定。1.后錨固件有膨脹型螺栓、擴孔型螺栓、化學植筋及其它類型螺栓。后錨固件使用時，除考慮各類螺栓本身性能差異外，尚要考慮基材性狀、錨固連接的受力性質、被連接結構的類型、胡無抗震設防要求等因素。,膨脹型螺栓、擴孔型螺栓不得用于受拉和邊緣受剪（邊距C10hcf錨件有效錨固深度），拉剪復合受力的結構構件及生命線工程的非結構構件的后錨連接。（建筑非結構構件包括：圍護外墻、隔墻、幕墻、吊頂、廣告牌等）化學植筋及螺桿，在滿足錨固深度的化學植筋和螺桿可應用于抗震設防烈度不大于8級的受拉、邊緣受剪、拉剪復合受力之的結構構件和非結構構件的后錨固連接。2.注意錨固栓的施工質量。對于錨固栓的施工，在標準混凝土結構后錨固技術規(guī)程JGJ1452004中規(guī)定：（1）錨固栓鉆孔要求：見下表,注：A.鉆孔時應避開主受力筋，對于廢孔應用化學錨固膠或高強度等級的樹脂水泥砂漿填實；B.鉆孔后用壓縮機或手動氣筒，清除孔內的粉塵和碎渣，再用丙酮擦拭孔道，并保持孔道干燥。,（2）錨固栓最小有效錨固深度hmin：hmin/d=6，d為錨固栓直徑。若采用d為12mm的錨固栓，其最小有效錨固深度應72mm。（設防烈度為7級，混凝土C30），有效錨固的深度應不包含墻面的抹灰層和裝飾層厚度。（3）注意鉆孔最小邊距：膨脹螺栓Cmin12d，擴孔型錨栓Cmin10d，化學植筋Cmin5d。（d為螺栓外徑）。（4）考慮到焊接高溫對化學錨固劑的不良影響，應采取有效的降溫措施。,四、預埋件的施工的質量問題,（一）設計計算問題部分幕墻工程，特別是中小幕墻項目，對幕墻專業(yè)設計重視不夠，有的設計只有簡單的幾張設計圖紙，沒有預埋件的埋設位置圖，沒有結構力學計算書，有的雖有計算書，但沒有預埋件的計算，也未進行復核。（二）平板預埋件的焊接質量1.預埋件常見形式是由錨板上焊接錨筋所組成。（錨筋不得采用冷軋鋼筋，當錨筋直徑10mm時采用級變形鋼筋，包括月牙紋及螺紋鋼筋，見鋼筋混凝土結構預埋件JSJT-203）早期的做法是把鋼筋彎折后直接焊到錨板上，現(xiàn)在基本采用錨板上鉆孔后塞焊的方式,后者比較可靠。錨板與錨筋的焊接質量是預埋件的質量關鍵。要保證焊接質量，電焊操作工必須經(jīng)培訓持證上崗。預埋件的驗收也是關鍵，不僅檢查外觀質量，防止出現(xiàn)虛焊、脫焊，還要按規(guī)定進行錨板與鋼筋的焊縫強度檢查。,2.預埋件埋設多數(shù)偏離設計位置，造成不能使用。造成原因有：（1）預埋件在土建施工時已埋設，后因幕墻設計分格的改變或變更造成不能使用。（2）預埋件捆扎不牢，施工時混凝土澆灌、搗固時使預埋件位移、偏斜。玻璃幕墻工程技術規(guī)范JGJ1022003第10.2.3條款：玻璃幕墻與主體結構連接的預埋件，應在主體結構施工時按設計要求埋設，預埋件的位置偏差不應大于20mm。3后置錨固件施工質量問題（1）輕質墻體上安裝后錨固件有的工程樓層跨度較大，立柱的撓度計算或強度計算未能通過，因此有的設計人員則在上下層梁之間增加一個支點，如,果這一支點是在鋼筋混凝土(或鋼結構)構造梁(柱)上是有效的。有的框架結構建筑物其砌體通常都選用輕質填充墻，若把增加的支點放在輕質填充墻上，即使是采用鋼板加穿墻螺栓，也則無法起到有效的支承作用。所以規(guī)范規(guī)定：幕墻不應連接在磚石砌體上，更不得與輕質墻連接。（2）錨固基體不實不可靠，如砼體基材強度不夠，邊距不夠，都會導致砼基材崩裂造成錨固失效。（3）后置錨固件偏位。鉆孔經(jīng)常遇到鋼筋時產(chǎn)生偏位和偏斜，還有孔洞粉屑碎渣清除不凈，造成錨固件使用時松動。規(guī)范規(guī)定：后加螺栓必須在現(xiàn)場進行單體拉拔試驗和節(jié)點（群體）拉拔試驗，試驗所加荷載應達荷載設計值的1.5倍而無明顯滑移，必要時應在檢測單位進行極限拉拔試驗。試驗的結果應與設計計算進行校核，要求錨栓承載力設計值不應大于其極限承載力的50%。,4.化學錨栓質量不高幕墻行業(yè)后置埋件普遍使用化學螺栓。九十年代化學螺栓產(chǎn)品從國外引進應用于建筑工程上，近年來，國內眾多廠家紛紛跟進，大量生產(chǎn)，市場價格從十幾元到二三元都有，可謂是品牌雜多、魚目混珠、質量不一。化學螺栓的錨固膠起著粘結砼基材與錨筋的作用。目前市場上出現(xiàn)多種化學成份的化學錨固劑，比較常用的是改性環(huán)氧樹脂、乙烯丙烯酸樹脂和不飽和樹脂三類。錨固膠的物理化學性能直接影響錨固效果，除幾家進口知名品牌宣傳資料有錨固膠的耐久、耐溫、凍融性等測試指標，大部分廠家產(chǎn)品介紹只有“抗酸堿、抗熱防火、溫度敏感度低”等模糊宣示。,盡管現(xiàn)場拉撥力測試滿足設計要求，但由于由于錨固膠的耐久性目前只有通過實驗室預測，而且電焊高溫對錨固劑的影響，無人說得清楚，難怪業(yè)內人士對錨固膠的耐久性提出質疑，對某些低廉的產(chǎn)品大量使用表示擔憂。后置埋件不銹鋼螺栓應提供合格證、材質力學性能報告并進行力學性能復驗。在全國建筑工程裝飾獎（建筑幕墻類）復查中，發(fā)現(xiàn)受檢的部分工程后置錨固件的施工和現(xiàn)場抗拉拔力測試還存在問題。(1)有的工程沒有預埋件，采用多種規(guī)格的化學螺栓作為處理后置預理。在可觀察到的部位，螺栓的外露長度不一，有的明顯感到螺栓與砼基體的有效接觸長度不夠。,在舊樓改造時，墻面存在粉刷層（正常情況下為20mm）螺栓埋設有效深度還應考慮粉刷層厚度。如有一舊樓改造工程，原墻面是貼面磚，為補償結構構造的不垂直，采用增加墻面粉刷層厚度方法，使其厚度最大可到710mm，如果此工程采用化學螺栓作為后置埋件應非常謹慎，應采用穿