D后切式锚栓在建筑幕墙中的应用.doc

后切式锚栓在建筑幕墙中的应用后切式锚栓在建筑幕墙中的应用一、前言随着国民经济和科学技术的发展，建筑物的外装饰经历了普通粉刷釉面砖吊挂幕墙等几个阶段。其中，吊挂幕墙（简称为幕墙）作为建筑物的外围护结构，具有装饰效果好、质量轻、安装速度快、更新维修方便等特点，在现代大型建筑和高层建筑上得到广泛的采用，目前常见的有玻璃幕墙、金属板幕墙、石材板幕墙、人造陶瓷板幕墙、水泥纤维幕墙和塑料板幕墙等。后切式锚栓用于幕墙干挂是由德国慧鱼公司在其成熟先进的锚固技术上开发研究而成的，以完备的理论基础、成熟的实践经验、精良的加工设备以及优质的技术服务，形成了目前世界上更安全、更经济合理的幕墙安装工艺,它能够运用于天然石材、陶瓷板、高压层压板、玻璃等板材的幕墙建造中。慧鱼的后切式锚栓幕墙干挂工艺是在幕墙板材背面使用钻孔设备钻孔，并在孔底拓孔，用不锈钢无应力锚栓实现凸形结合，并与钢质或铝质支撑框架协调组合的一项干挂幕墙工艺。它主要依靠框架承重系统和底部拓孔锚栓工艺，使得美学功能通过自由选择各种材料而扩展，成本则由于传递到基础的荷载减少而降低。本文主要阐述后切式锚栓在各类板材幕墙上的应用。二、后切式锚栓及安装工艺1.锚栓的锚固原理锚栓的锚固原理有三种：膨胀锚固、粘结锚固和凸形结合锚固。FZPG锚栓是按第三种原理设计的。它的受力情况如图1所示。由于锚栓底部柱椎形螺杆和扩压环进入拓孔后再扩张就位，对拓孔周壁不产生挤压力，因此这种锚固也被称为无应力锚固，见图2。它是慧鱼研究所在80年代早期发展起来的，旨在以此作为密石混凝土用的膨胀锚栓或树脂粘合锚栓的替代物。其锚固深度随材料而异，可以从玻璃中的6到天然石材中的约21不等。2.锚栓安装（1）用于天然石材的锚栓FZP及其安装有两类锚栓可以用于天然石材：齐平式锚栓和间距式锚栓。FZP锚栓由锥形螺杆、扩压环和间隔套筒组成，扩压环和间隔套筒的直径相同，比锥形螺杆大，材质均为A4不锈钢。间距式锚栓还增加一个六角螺母，材料为铝质，它使得石材厚度在允许的范围内变化，而固定在石材背面的各个连接件都在同一个平面内，从而起到调整天然石材厚度误差的作用。慧鱼公司提供专门的钻孔设备在石材背面钻孔，有适合于施工现场用的移动式钻具和在工厂大批量钻孔生产的固定式钻机。这种先进的金刚石钻孔技术，利用压力水冲洗作为冷却系统，通过孔深挡块和强制底部拓孔，保证精确的钻孔深度和大小。钻完孔后将锚栓插入锚孔，用专用打入工具，推进间隔套筒，在推进期间迫使在其下面的扩压环张开，与孔底石材形成3个接触点，并正好填满孔底，和石材形成凸形结合，使应力均匀分布，从而完成了无应力的锚固，如图3。齐平式锚栓的安装过程：间距式锚栓的安装过程：（2）用于陶瓷板的锚栓FZPK及其安装FZPK锚栓由锥形螺杆、扩压环、间隔垫圈和定位螺母组成。其中锥形螺杆和扩压环的材质为A4不锈钢，间隔垫圈的材质为聚酰胺，而定位螺母由铝合金制成。前面有关用于石材的底部拓孔锚栓的使用原理也适用于陶瓷板。但是此类材料脆硬且较薄，故安装锚栓时必须设置一定的的扭矩，其数值由测试决定。（3）用于纤维板及高压层压板的锚栓FZPN及其安装FZPN锚栓由扩压颈、扩锚端头和铆芯组成，材质均为A4不锈钢。在纤维板和高压层压板中的底部拓孔不使用象石材中所用的金刚石钻孔技术而使用淬火钢钻头和钻机来做成。通过一个撑架把专门设计的铆接锚栓放进底孔，并用铆接工具固定。（4）用于玻璃板的锚栓FZPG及其安装FZPG锚栓由锥形螺杆、扩压环、定距螺母、间距垫圈和柔性护套组成。锥形螺杆和扩压环为A4不锈钢制成，定距螺母的材料为铝合金，间距垫圈和柔性护套的材质则为聚酰胺。其中柔性护套置于锚栓的端头，防止扩压环与玻璃直接接触，并使锚栓与玻璃形成铰性连接，同时它具有良好的防紫外线功能，无需更换，颜色则可由建筑师根据建筑风格自行决定；间距垫圈使定距螺母与玻璃形成柔性连接，并通过调节垫圈大小，有选择性地提高连接点的抗剪能力。由于玻璃材料的特性，其钻孔及锚栓安装过程具有特殊的要求：a、使用数控钻孔设备在玻璃面板上钻孔并拓孔，通过机头与玻璃的探头监控钻速及钻头进速，以防玻璃破损。b、钢化玻璃：将钻孔后的玻璃通过快速的升温和降温处理，使其改变内部晶体结构，提高强度。c、将已钢化的玻璃放在290的高温下进行热浸测试，以检测出不合格的玻璃。因为玻璃在生产过程中，内部会掺杂一些有害成份，如硫镍等，这些微小粒子，在温度的变化下，会导致玻璃的突然破坏。d、安装锚栓：在锚栓安装台上，在一定的扭矩控制下拧紧螺帽，将扩压环挤入底部拓孔中，形成无应力的凸形结合。3.锚栓锚固质量检测为确保每个锚栓达到设计承载能力，必须对锚栓的质量和钻孔深度、孔径、拓底孔径、锚栓位置等进行严格的检测，合格后才能安装锚栓。针对相应的锚栓类型要正确选用量具和方法。钻孔深度是非常重要的，它关系到锚栓的承载能力，并且控制着整个幕墙的平整度，必须用游标规或插入式量规检测。钻孔孔径用游标规或孔径量具栓，如量具的正确端能正好插入钻孔内视为合格，否则为不合格。拓底孔径用卡规表或拓底体积量具测，该量具插入孔内时量具上的红色圈环看不到视为正品，否则为废品。三、后切式锚栓的承载能力就象对混凝土那样，当钢质锚栓做拉伸试验时，假如钢材的破坏不是决定因素，锚栓的承载力就是基材本身的抗压强度。通过增加锚栓的有效锚固深度可相应增加荷载性能。在这种情况下，破坏模式是基材的一个直径等于3倍锚固深度的拔出锥。所以一个锚固深度为20的锚栓将有直径为60的拔出锥。这说明了为什么有可能紧邻一块石板的边缘布置同时又能获得最大的拉伸承载力。例如，在抗弯强度为10Mpa的花岗石中，锚固深度为15、钻孔直径为13的一个锚栓，其破坏荷载为6.0KN。锚栓的承载能力与锚固深度和基材强度有关，深度越大承载力越高，基材强度越高承载力也越高。在陶瓷板中，锚栓承载性能也取决于板材生产商提供的材料性能，表1所列的单个锚栓的极限承载力仅作参考。当基材为高压层压板或纤维板时，为保证锚栓承载性能静力计算的准确性，对各种材料应进行必要的试验。表2为在不同厚度的高压层压板及水泥纤维板材料中所作的极限承载试验数据。锚栓在玻璃中的承载能力也与锚固深度有关，深度越大承载力越高。玻璃厚度为10时可用埋深6的锚栓，玻璃厚度为12时可用埋深7的锚栓。通过试验，埋深6的锚栓单点拉拔的破坏荷载为4KN，埋深7的锚栓的破坏荷载为4.5KN。四、框架支承系统支承板材的合适的框架支承系统可以用铝或钢建成。考虑到诸如绝缘、背壁到幕墙外表面的距离、以及板间连接是否露缝等因素，有相当多的支承系统可以选择。幕墙形状、走向、板的材料以及其它结构因素也会影响类型和系统的选择。每个框架的选择必须使它具有最佳承载力、持久性，以及对它所支承的板中所用的锚栓的相容性。通常一个框架系统由四个用适当的底部拓孔锚栓接合在幕墙板背部的撑架组成。这些撑架放在与其配合的连续水平横梁上，水平横梁再连接在和结构混凝土或砌体相连的竖直柱杆上。所有的连接都可以在水平