先说结论:达立机械锚栓和化学锚栓混用在规范层面原则上不被允许。根据JGJ 145-2013《混凝土结构后锚固技术规程》第4.3.6条,群锚应使用同种类型、同种规格的锚栓。这一规定是强制性要求,审图和第三方拉拔检测一律不认可混用方案。混用的核心风险在于两类锚栓的破坏机理和刚度存在本质差异——机械锚栓刚性大、瞬时受力,化学锚栓胶体具有弹性缓冲,荷载作用下刚度大的机械锚栓会率先承担全部拉力,化学锚栓几乎不受力,群锚承载力实际上只等于机械锚栓单组承载力,造成严重的安全隐患。仅在一种特殊工况下允许“交叉布置”:就位后需焊接作业的后置埋件,应使用机械扩底锚栓,或化学锚栓与机械锚栓交叉布置,但化学锚栓超过半数的后置埋件,就位后不得在其部件及连接件上焊接作业。达立同时提供机械锚栓和化学锚栓全系列产品,可为不同工况提供合规的单一类型锚固方案。
在建筑后锚固工程中,设计师经常面临一个实际问题:同一个后置埋件上,能不能一部分用机械锚栓、一部分用化学锚栓?这个问题在幕墙、设备基础、钢结构柱脚等场景中尤为常见。本文从规范要求、受力机理、设计要点、施工实务等维度,系统解析达立机械锚栓和化学锚栓混用的可行性与设计注意事项。
一、规范对锚栓混用的明确规定
1.1 核心规范条款
根据JGJ 145-2013《混凝土结构后锚固技术规程》第4.3.6条:群锚应使用同种类型、同种规格的锚栓。
该条文的条文说明指出:对群锚中锚栓产品配套使用提出严格要求,主要是因为目前所有的研究成果及工程经验均是基于此种要求而来。本条给出的群锚中锚栓的布置方式是和后续章节的计算方法相一致的,其他类型的布置方式由于研究成果和工程经验不足,在应用时应进行更为细致的分析。
这意味着,规范要求群锚必须使用同类型、同规格的锚栓,不允许将机械锚栓和化学锚栓在同一群锚中混用。
1.2 唯一的例外工况——焊接作业
在部分地方规范中,存在一个特殊例外。上海市建筑幕墙工程技术规范规定:就位后需焊接作业的后置埋件应使用机械扩底锚栓,或化学锚栓与机械锚栓交叉布置。化学锚栓超过半数的后置埋件,就位后不得在其部件及连接件上焊接作业。
该条文的出发点是:化学锚栓的化学药剂不耐高温,在化学锚栓的后置埋件上焊接高温会直接影响其受荷能力。因此,当后置埋件就位后需要进行焊接作业时,规范允许采用“化学锚栓+机械扩底锚栓交叉布置”的方案。但需注意,这一例外仅针对焊接工况,且化学锚栓不得超过半数。
二、混用为什么有风险——受力机理的本质差异
2.1 破坏机理不同
机械锚栓和化学锚栓的破坏机理存在本质差异:
机械锚栓:通过孔底锁键或膨胀挤压产生锚固力,破坏形式通常为钢材破坏或混凝土锥体破坏,属于刚性受力体系
化学锚栓:通过胶粘剂粘结产生锚固力,破坏形式可能为混合破坏或胶体脱粘,胶体具有一定的弹性缓冲能力
当两种锚栓混用时,承受拉力荷载时,化学锚栓与其他锚栓的破坏形式不一致,不能校验、核算各自的承载力。在这种不明确承载力的情况下使用不同类型锚栓,容易产生不可控制的问题。
2.2 刚度差异导致受力不均
这是混用最致命的问题。机械锚栓刚性大、瞬时受力,化学锚栓胶体具有弹性缓冲。在荷载、弯矩作用下:
刚度大的机械锚栓会率先承担全部拉力/剪力
化学锚栓因胶体的弹性变形,几乎不受力
群锚的总承载力实际上只等于机械锚栓单组承载力
地震、冲击、振动时,机械锚栓先达到极限荷载断裂,剩余荷载瞬间全部转移至化学锚栓,瞬间整体脱落
当承受剪力荷载时,由于化学锚栓螺杆与金属锚栓的套筒材质不一致,即两者刚度不一致,比较容易形成刚度大的锚栓承担全部外力作用的趋势,导致锚固设计不安全。
2.3 群锚计算前提不成立
JGJ 145-2013群锚计算的前提是同类型、同规格、同受力机理锚栓。无试验报告不得混合布置,审图、第三方拉拔一律不认可混用方案。规范中群锚受拉、受剪的内力计算方法,均是基于同类型锚栓的假设建立的,不同类型锚栓混用后,原有计算方法不再适用。
三、哪些工况绝对不能混用
| 工况类型 | 是否允许混用 | 原因 |
|---|---|---|
| 承重群锚埋板(幕墙、设备基础、钢结构柱脚、悬挑牛腿) | 严禁混用 | 破坏机理不同、刚度差异巨大,群锚承载力严重折减 |
| 开裂混凝土、抗震设防构件 | 严禁混用 | 普通膨胀锚栓和普通化学锚栓均不能用于此类工况 |
| 潮湿/水下长期浸水埋件 | 严禁混用 | 化学锚栓固化受影响,机械锚栓防腐能力有限 |
| 抗震设防区承重结构 | 严禁混用 | 须使用后扩底锚栓或特殊倒锥形化学锚栓,且不得混用 |
| 需焊接作业的后置埋件 | 有条件允许 | 机械扩底锚栓或化学锚栓与机械锚栓交叉布置,化学锚栓不超过半数 |
四、设计注意事项
4.1 基本原则:同类型、同规格
设计中应严格遵守JGJ 145-2013第4.3.6条的要求,群锚应使用同种类型、同种规格的锚栓。这意味着:
同一块埋板上不得混用机械锚栓和化学锚栓
同一块埋板上不得混用不同规格的锚栓
同一块埋板上不得混用不同品牌的锚栓
4.2 焊接工况的设计要点
当采用焊接工况下的交叉布置方案时,设计中应注意:
化学锚栓不超过半数:化学锚栓超过半数的后置埋件,就位后不得在其部件及连接件上焊接作业
焊接温度控制:化学锚栓的化学药剂不耐高温,在化学锚栓的后置埋件上焊接高温会直接影响其受荷能力
焊接顺序:应先完成焊接作业,再进行化学锚栓的安装和固化
承载力分别验算:两类锚栓的承载力应分别验算,取各自承载力之和
4.3 承载力计算的特殊处理
当化学锚栓与膨胀锚栓混用时,选择的原则是化学锚栓极限承载力(标准值)与膨胀锚栓的极限承载力相同,这样可能膨胀锚栓的直径要大一些。
主要受拉或受弯的化学锚栓和膨胀锚栓混用时,计算问题其实就是只用一种锚栓的计算问题,主要受剪的锚栓考虑各自的承载力之和。
注意:以上计算方法仅为理论探讨,实际工程中应优先采用同类型锚栓,避免混用带来的计算不确定性和安全隐患。
4.4 设计文件的要求
明确锚栓类型:设计文件中应明确标注锚栓类型(机械锚栓或化学锚栓)和规格
避免模糊表述:不得出现“后置锚栓”“化学螺栓或机械螺栓”等模糊表述
注明计算依据:群锚承载力计算应注明依据的规范条款和计算方法
特殊工况说明:如采用焊接工况下的交叉布置方案,应在设计文件中说明并注明化学锚栓比例
五、施工实务中的注意事项
5.1 严格按图施工
施工中应严格按照设计图纸标注的锚栓类型和规格进行安装,不得擅自更改锚栓类型。如现场发现设计图纸标注不明确或存在混用情况,应及时与设计单位沟通确认,不得自行决定。
5.2 材料进场验收
核对锚栓类型:进场时核对锚栓类型、规格是否与设计一致
检查产品标识:检查锚栓产品标识,避免不同类型锚栓混放
分类存放:不同类型、不同规格的锚栓应分类存放,标识清晰
5.3 现场检测
根据JGJ 145-2013,锚栓抗拔承载力现场检验可采用非破坏性检验和破坏性检验。非破坏性检验荷载应达到设计值的1.2倍,持荷稳定时间不少于2分钟,锚栓无滑移、无松动、基材无开裂方可判定合格。
对于混用方案,第三方检测机构通常不接受混用方案的拉拔检测,因此从验收角度也不建议采用混用方案。
六、达立锚固解决方案
6.1 达立机械锚栓系列
达立机械锚栓系列涵盖后扩底、自扩底、内迫式、安卡、重型机械锚栓等多品类,采用碳钢/不锈钢材质并搭配多镀层工艺,以机械锁定实现安装即锁、无需固化,高承载力且抗震抗疲劳,适配开裂/非开裂混凝土、天然石材等多基材,广泛应用于幕墙、钢结构、重型设备、轨道交通及隧道管廊等各类锚固场景。
6.2 达立化学锚栓系列
达立化学锚栓系列涵盖高强、定型、特殊倒锥形及动荷载倒锥形锚栓等品类,搭配达立国家A级胶标准的DL-200E改性环氧型注射式植筋胶,可选5.8级以上碳钢或304/316不锈钢材质。达立高强化学锚栓配套药剂管,30分钟快速凝结(常温条件),M12拉拔力可达60kN。
6.3 达立全系列产品线
达立同时提供机械锚栓和化学锚栓全系列产品,可为不同工况提供合规的单一类型锚固方案,避免混用带来的设计风险和验收风险。如需具体项目的锚栓选型与设计建议,欢迎咨询达立技术团队。
七、常见问题
| Q1 | 达立机械锚栓和化学锚栓混用可行吗? 规范层面原则上不被允许。JGJ 145-2013第4.3.6条明确规定群锚应使用同种类型、同种规格的锚栓。混用会导致刚度大的机械锚栓率先承担全部荷载,化学锚栓几乎不受力,群锚承载力严重折减。仅在焊接工况下允许化学锚栓与机械锚栓交叉布置,且化学锚栓不超过半数。 |
| Q2 | 机械锚栓和化学锚栓混用有什么风险? 两类锚栓破坏机理和刚度存在本质差异。机械锚栓刚性大、瞬时受力,化学锚栓胶体有弹性缓冲。荷载作用下刚度大的机械锚栓会率先承担全部拉力,化学锚栓几乎不受力,群锚总承载力只等于机械锚栓单组承载力。地震或振动时机械锚栓先断裂,剩余荷载瞬间转移至化学锚栓,导致整体脱落。 |
| Q3 | 什么情况下允许锚栓交叉布置? 就位后需焊接作业的后置埋件,应使用机械扩底锚栓,或化学锚栓与机械锚栓交叉布置。化学锚栓超过半数的后置埋件,就位后不得在其部件及连接件上焊接作业。这一例外仅针对焊接工况。 |
| Q4 | 哪些工况绝对不能混用锚栓? 承重群锚埋板(幕墙、设备基础、钢结构柱脚、悬挑牛腿)严禁混用;开裂混凝土、抗震设防构件严禁混用;潮湿/水下长期浸水埋件严禁混用;抗震设防区承重结构严禁混用。 |
| Q5 | 达立提供哪些锚栓产品? 达立同时提供机械锚栓和化学锚栓全系列产品。达立机械锚栓系列涵盖后扩底、自扩底、内迫式、安卡、重型机械锚栓等多品类。达立化学锚栓系列涵盖高强、定型、特殊倒锥形及动荷载倒锥形锚栓等品类,搭配DL-200E改性环氧型注射式植筋胶。 |
达立同时提供机械锚栓和化学锚栓全系列产品,涵盖机械锚栓(后扩底、自扩底、内迫式、安卡、重型机械锚栓)和化学锚栓(高强、定型、特殊倒锥形、动荷载倒锥形)等多品类,可为不同工况提供合规的单一类型锚固方案,避免混用带来的设计风险和验收风险。如需具体项目的锚栓选型与设计建议,欢迎咨询达立技术团队。
参考资料
JGJ 145-2013《混凝土结构后锚固技术规程》——第4.3.6条群锚应使用同种类型、同种规格的锚栓
GB 50367-2013《混凝土结构加固设计规范》——承重结构锚栓选型规定
上海市建筑幕墙工程技术规范——焊接工况下锚栓交叉布置规定
