CN1908336A

CN1908336A - 建筑锚栓

Info

Publication number: CN1908336A
Application number: CN 200610037039
Authority: CN
Inventors: 瞿滨
Original assignee: 瞿滨
Current assignee: Fujian Pengkun Industry Co., Ltd.
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2026-08-11
Also published as: CN100497858C

Abstract

本发明一种建筑锚栓，由螺母、螺杆及至少二个膨胀件组成，螺杆具有螺纹段和螺栓头，螺母旋拧在此螺纹段上，数个膨胀件逐一套置在螺杆的螺纹段上，且各膨胀件的同一端形成数个膨胀片，而另一端对应相邻的膨胀片则形成楔形面，螺母或螺杆对应膨胀片也形成楔形面。此结构配合牢固，具有良好的自锁能力、抗拉力性能、稳定性及抗剪切能力，安装方便，拆卸自如，且能有效的保护混凝土的结构不被破坏，同时充分体现出建筑锚栓受拉载荷的优良能力，确保被锚固构件安全性。

Description

建筑锚栓

技术领域

本发明属于建筑锚栓的技术领域，涉及一种建筑锚栓。

背景技术

从五十年代德国发明第一枚锚栓起，锚栓的研究、生产和应用已有五十多年的历史。随着旧房改造的全面开展、结构加固、加层工程的增多、建筑室内外装修的升级，多种多样的建筑幕墙安装、核电站建立和地铁、城铁等建设，有利地促使后锚固连接技术快速发展。

在发达国家和地区，锚栓的应用领域极为广泛，涵盖了建筑、道路、桥梁、地铁、水利及核电站等所有土木工程。国际上欧洲、德国、法国、美国、日本等国家对锚栓的产品和应用进行了大量的研究与试验，不断有新型的锚栓产品问世。

在建筑结构中，锚栓因其锚固的可靠性和安装的灵活性，在许多方面正逐步取代预埋件，在货架固定、设备安装、玻璃幕墙安装、外挂石材、外墙外保温材料锚固、门窗安装、道路护栏、管道支架、建筑装饰以及建筑物改造、加固等工程中大量使用，成为一种极具发展前途的产品。

膨胀型和后切型建筑锚栓属一类产品，优点是安装方便，缺点是膨胀应力集中，膨胀带面积相当有限，一般不超过锚栓螺杆的截面积。当锚栓在预紧时，锚栓在膨胀带产生的应力已经足以使基材混凝土产生裂纹。当锚栓载荷增加时，裂纹随即扩散。尽管裂纹扩散的情况不易被发现，实际情况是基材混凝土局部已被彻底破坏。当载荷持续或进一步加大时，基材混凝土的失效形式大锥体现象发生。

请配合图1、2所示，进行习用建筑锚栓力学模型分析。

当锚栓受到外力F时，锚栓的膨胀带与混凝土(基材)之间必然产生力f与之平衡，这样被锚固的构件才能有效固定。

通常情况下，C25强度等级混凝土被广泛使用，C25的抗压强度值为25N/mm²，即25Mpa。当选用高强度等级混凝土C55时，C55的抗压强度值为55N/mm²，即55Mpa。混凝土受到外力作用时，当压强的数值小于混凝土标准强度值时，混凝土可靠，锚固构件安全。当压强的数值大于混凝土标准强度值时，混凝土将被损坏或者即刻被破坏，锚固构件危险。

目前，习用的建筑锚栓种类有：后扩底柱锥式锚栓、后扩底浅埋型锚栓、扭矩控制型后继膨胀套管锚栓、扭矩控制型后继膨胀螺杆锚栓、扭矩控制型螺杆锚栓。上述各类锚栓的力学性能均可由图1描述。显而易见，被锚固的构件安全与否，主要取决于锚栓与混凝土相作用的锚栓膨胀带，锚栓膨胀带有效接触面积的大小，在相同标号混凝土中直接体现了锚固的安全性能。从《机械设计手册》联接与紧固章节中看到，后扩底柱锥式锚栓的膨胀带最大，有效接触面积最大时为：π(D²-d²)/4，其中，D为混凝土的孔径，d为锚栓螺杆直径。

举例如下：

后扩底柱锥式锚栓型号：FZA22×125M16/60

d≌16mm，计算得锚栓螺杆截面积S_d＝201mm²，

D≌22mm，计算得锚栓膨胀带最大接触面积S_D＝179mm²，

当C35，未开裂混凝土时，忽略边距影响。查得：混凝土锥体失效时受拉承载力设计值N_Rd，c＝1.54×32.2≌50KN，计算得混凝土锥体失效时局部受压荷载N＝50KN/179mm²≌279Mpa，显而易见：1、C35标准强度值为35N/mm²，即35Mpa。混凝土局部受到279Mpa荷载的作用，导致混凝土局部裂纹的产生与扩散，是混凝土锥体失效的主要原因。2、后扩底柱锥式锚栓所受载荷仅249Mpa(50KN/201mm²)。而8.8级的建筑锚栓受拉载荷为800Mpa。

本发明由上述分析得出：

一、建筑锚栓受拉载荷的能力不能充分体现；

二、习用的各类建筑锚栓有效传递力的接触面积相当有限，已经习惯性迫使非开裂混凝土产生裂纹现象非常严重；

三、建筑锚栓传统的膨胀方式必须被打破，才能有效的保护混凝土的结构不被破坏，同时充分体现出建筑锚栓受拉载荷的优良能力，确保被锚固构件安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑锚栓，其能有效的保护混凝土的结构不被破坏，同时充分体现出建筑锚栓受拉载荷的优良能力，确保被锚固构件安全性。

为了实现上述目的，本发明由螺母、螺杆及至少二个膨胀件组成，螺杆具有螺纹段和螺栓头，螺母旋拧在此螺纹段上，数个膨胀件逐一套置在螺杆的螺纹段上，且各膨胀件的同一端形成数个膨胀片，而另一端对应相邻的膨胀片则形成楔形面，螺母或螺杆对应膨胀片也形成楔形面。

其中，上述螺杆分为里细、外粗的两段，里段为螺纹段，外段具有用于旋拧的螺栓头。

上述螺栓头直接一体形成在螺杆的外段。

上述螺栓头与螺杆的外段分体成型，在螺杆的外段端部开设内螺纹孔，螺栓头一端与内螺纹孔配合固定在螺杆的外段。

上述各膨胀件朝向螺母的一端通过剖设数段切缝而形成数个膨胀片，螺母对应膨胀片形成楔形面。

上述各膨胀件朝向螺杆的螺栓头一端通过剖设数段切缝而形成数个膨胀片，螺杆对应膨胀片形成楔形面。

上述各膨胀件的两端都间隔形成数个膨胀片，而间隔处对应相邻的膨胀片则形成楔形面，螺母上也间隔形成数个膨胀片，螺母的间隔处与螺杆上对应膨胀片也形成楔形面。

上述螺杆的螺纹段通过螺纹配合还接有一组螺杆、膨胀件和螺母。

上述各膨胀件的两端都间隔形成数个膨胀片，而间隔处对应相邻的膨胀片则形成楔形面，螺杆上对应膨胀片也形成楔形面。

上述各膨胀片对应与之配合的楔形面也形成导入面。

采用上述结构后，本发明安装时，在墙体上钻孔，将数个膨胀件套置在螺杆的螺纹段上，并将螺母旋在螺杆的螺纹段上，再将外挂物挂置在螺杆靠螺栓头的位置上，然后，将螺母朝里，连同膨胀件、螺杆一起插入预先钻好的墙孔中，旋紧螺杆即可，或者将螺栓头朝里，连同膨胀件、螺杆一起插入预先钻好的墙孔中，旋紧螺母即可。

本发明与习用的建筑锚栓相比，具有以下优点：

一、在相同的基材混凝土强度时，采用本发明作为紧固件，可采用高强度锚栓，极大地提升了安全性、生命线。

二、本发明在多个膨胀件有效均匀的膨胀作用下，螺杆的圆柱面上多个膨胀件与墙体间产生了多级的(接近连续)紧密的配合。无论基材材料多样化或者施工情况迫使基材材料产生了裂纹和空洞，在螺杆的圆柱面上总能存在多个膨胀件与基材间的多级的紧密配合将载荷有效分散，从而在紧固件上得到可靠的紧固力。本发明将涵盖砌体、轻质混凝土、钢筋混凝土、石材及金属结构等不同基材领域，更能衍生尼龙、塑料、不锈钢、碳素及合金钢、铝金属结构等不同材质的多领域锚栓。

三、本发明在靠近墙面孔内的螺杆直径与墙孔直径相同，锚栓剪应力得以提升一个等级，动载性能是习用各类锚栓无可比拟的。

四、当墙体结构比较松散时(比如：老街道和老城市建筑的墙体)，本发明锚栓可以预受力，使得其多级膨胀件预先膨胀，整体的外径可以间接加大，使之能有效地紧固物件。

附图说明

图1是习用建筑锚栓的受力示意图；

图2是习用建筑锚栓受力后出现混凝土局部裂纹的效果示意图；

图3是本发明实施例一的结构示意图；

图4是本发明实施例一的使用示意图；

图5是本发明实施例二的结构示意图；

图6是本发明实施例二的使用示意图；

图7是本发明实施例三的结构示意图；

图8是本发明实施例三的使用示意图；

图9是本发明实施例四的平面分解图；

图10是本发明实施例四的组合示意图；

图11是本发明实施例五的平面分解图；

图12是本发明实施例五的组合示意图；

图13是本发明实施例六的结构示意图；

图14是本发明的受力示意图；

图15是本发明受力后出现混凝土局部裂纹的效果示意图。

具体实施方式

如图3和5所示，是本发明的两种形态，由螺母1、螺杆2及至少二个膨胀件3(膨胀件3的个数可依需要而定)组成。

螺杆2分为里细、外粗的两段21、22，里段21为螺纹段，螺母1旋拧在此螺纹段上，外段22具有用于旋拧的螺栓头23，螺栓头23可以如图3所示直接一体形成在螺杆2的外段22，也可以如图5所示与螺杆2的外段22分体成型，在螺杆2外段22的端部开设内螺纹孔25，螺栓头23一端与内螺纹孔25配合而固定在螺杆2外段22的端部。螺杆2外段22的直径与墙孔直径一致为佳(如图4所示)。

数个膨胀件3逐一套置在螺杆2的里段21上，且各膨胀件3的同一端通过剖设数段切缝而形成数个膨胀片31(此结构与习用结构相似，故不做立体图示)，而另一端对应相邻的膨胀片31则形成楔形面32(在膨胀片31也可以此楔形面32再形成导入面，以利膨胀片31的扩张，此为常见结构，故不标号详述)，螺母1或螺杆2的外段22对应膨胀片31也形成楔形面11和24，具体地说，如图3和4所示，各膨胀件3朝向螺杆2螺栓头23的一端通过剖设数段切缝而形成数个膨胀片31，螺杆2的外段22对应膨胀片31形成楔形面24，也可以如图5和6所示，各膨胀件3朝向螺母1的一端通过剖设数段切缝而形成数个膨胀片31，螺母1对应膨胀片31形成楔形面11。

再如图7和9所示，是本发明的再两种形态，也由螺母1、螺杆2及至少二个膨胀件3(膨胀件3的个数可依需要而定)组成。

螺杆2分为里细、外粗的两段21、22，里段21为螺纹段，螺母1旋拧在此螺纹段上，外段22具有用于旋拧的螺栓头23，螺栓头23可以如图7所示直接一体形成在螺杆2外段22的端部，也可以如图9、10所示与螺杆2外段22的端部分体成型，在螺杆2外段22的端部开设内螺纹孔25，螺栓头23一端与内螺纹孔25配合而固定在螺杆2外段22的端部。螺杆2外段22的直径与墙孔直径一致为佳，如图8所示。

数个膨胀件3逐一套置在螺杆2的里段21上，且各膨胀件3的同一端形成数个膨胀片31(此结构与习用结构相似，故不做立体图示)，而另一端则形成楔形面32，具体结构如图7-10所示，各膨胀件3的两端都间隔形成数个膨胀片31，各膨胀件3两端的膨胀片31插在相邻膨胀件3的膨胀片31之间隔处，螺母1上也间隔形成数个膨胀片13，膨胀片13也插在相邻膨胀件3的膨胀片31之间隔处，而各膨胀件3的间隔处对应相邻膨胀片31、13则形成楔形面32，螺母1与螺杆2对应膨胀片31也形成楔形面11和24。

另如图11、12所示，是本发明的另一种形态，也由螺母1、螺杆2及至少二个膨胀件3(膨胀件3的个数可依需要而定)组成。此实施例是在图9、10所示实施例的基础上，在螺杆2的螺纹段(里段)通过螺纹配合再接有一组螺杆20、膨胀件30和螺母10，螺杆20、膨胀件30和螺母10的结构与螺杆2、膨胀件3和螺母1相似，故不赘述。

本发明安装时，如图4、6、8所示，在墙体上钻孔，将数个膨胀件3套置在螺杆2的里段21上，并将螺母1旋在螺杆2的里段21上，再将外挂物A挂置在螺杆2的外段22上，然后，将螺母1朝里，连同膨胀件3、螺杆2一起插入预先钻好的墙孔中，旋紧螺杆2，数个膨胀件3受挤压产生变形，膨胀片31向外撑开，对螺杆2螺纹产生约束，产生自锁力，利于螺杆2旋紧，令安装更方便，当旋至膨胀片31与墙孔紧密配合时，即令螺杆2、膨胀片31及墙孔牢固、稳定地配合，若拉动螺杆2，拉力均匀分布在螺杆2的里段21上，应力分布均匀，从而有效地防止螺杆2从墙孔中松脱出来，抗拉强度强，达到固定螺杆2的作用，同时，借助螺栓头23将外挂物A紧固在螺杆2上，而且，由于螺杆2外段22的直径明显比习用螺杆2’更大，故可有效地提升了螺杆2的抗剪切强度。

又如图13所示，是本发明的又一种形态，也由螺母1、螺杆2及至少二个膨胀件3(膨胀件3的个数可依需要而定)组成，此实施例与前面的实施例相比，其螺杆2不分里段和外段，而与普通螺杆相同，在整个螺杆2上具有螺纹，螺母1旋拧在此螺纹段上，螺杆2具有螺栓头23，数个膨胀件3逐一套置在螺杆2的螺纹段上，且各膨胀件3的同一端形成数个膨胀片31，而另一端对应相邻的膨胀片31则形成楔形面32，螺杆2对应膨胀片31也形成楔形面24。此实施例安装时，在墙体上钻孔，将螺栓头23朝里，连同膨胀件3、螺杆2一起插入预先钻好的墙孔中，旋紧螺母1即可。

本发明力的传递分析参见图14、15所示：

本发明由于创新了独特的膨胀件呈分段式膨胀，使得本发明涵盖了习用膨胀型和后切型建筑锚栓的优点，摈弃了缺点，膨胀面积得以极大提高，膨胀带的面积可以做到习用锚栓截面积的10倍以上，锚栓膨胀带传递给基材混凝土的荷载极大幅度的降低，确保了基材混凝土的安全性，锚栓的有效载荷能力得以完整发挥。

举例如下：

类比8.8级后扩底柱锥式锚栓型号：FZA22×125M16/60，d≌16mm，计算得锚栓螺杆截面积S_d＝201mm²，本发明的膨胀有效面积达到S_D＝2000mm²时，计算得混凝土局部受压荷载＝50KN/2000mm²≌25Mpa，可见，在C35条件时，混凝土局部承受的是安全荷载。在相同情况下，提升承载能力28.6％{(35-25)/35}。

提升后受拉承载力设计值：

N＝1.54×1.286×32.2≌64.3KN(混凝土局部承受的是安全荷载)

提升后的混凝土锥体失效时受拉承载力设计值：

∵N_Rd，c/2000mm²＝279Mpa时混凝土锥体失效

∴N_Rd，c＝558KN，由此可见，混凝土的安全性能得以极大提高。

本发明依据技术要求，采用多段式设计，锚栓深度大大增加(20d以上)，锚栓膨胀面积也随着锚栓深度的增加而成倍提高，被紧固件的可靠性和安全性充分可信。而且，由于多段式设计，锚栓深度和膨胀面积的提升，锚栓安装间距已经接近化学锚栓设计间距，应用空间得以扩大，总之，本发明多极多段式膨胀型植筋技术将带来崭新的开局。

Claims

1、建筑锚栓，其特征在于：由螺母、螺杆及至少二个膨胀件组成，螺杆具有螺纹段和螺栓头，螺母旋拧在此螺纹段上，数个膨胀件逐一套置在螺杆的螺纹段上，且各膨胀件的同一端形成数个膨胀片，而另一端对应相邻的膨胀片则形成楔形面，螺母或螺杆对应膨胀片也形成楔形面。

2、如权利要求1所述的建筑锚栓，其特征在于：螺杆分为里细、外粗的两段，里段为螺纹段，外段具有用于旋拧的螺栓头。

3、如权利要求1所述的建筑锚栓，其特征在于：螺栓头直接一体形成在螺杆的外段。

4、如权利要求1所述的建筑锚栓，其特征在于：螺栓头与螺杆的外段分体成型，在螺杆的外段端部开设内螺纹孔，螺栓头一端与内螺纹孔配合固定在螺杆的外段。

5、如权利要求1所述的建筑锚栓，其特征在于：各膨胀件朝向螺母的一端通过剖设数段切缝而形成数个膨胀片，螺母对应膨胀片形成楔形面。

6、如权利要求1所述的建筑锚栓，其特征在于：各膨胀件朝向螺杆的螺栓头一端通过剖设数段切缝而形成数个膨胀片，螺杆对应膨胀片形成楔形面。

7、如权利要求1所述的建筑锚栓，其特征在于：各膨胀件的两端都间隔形成数个膨胀片，而间隔处对应相邻的膨胀片则形成楔形面，螺母上也间隔形成数个膨胀片，螺母的间隔处与螺杆上对应膨胀片也形成楔形面。

8、如权利要求7所述的建筑锚栓，其特征在于：螺杆的螺纹段通过螺纹配合还接有一组螺杆、膨胀件和螺母。

9、如权利要求1所述的建筑锚栓，其特征在于：各膨胀件的两端都间隔形成数个膨胀片，而间隔处对应相邻的膨胀片则形成楔形面，螺杆上对应膨胀片也形成楔形面。

10、如权利要求1、5、6、7或9所述的建筑锚栓，其特征在于：各膨胀片对应与之配合的楔形面也形成导入面。