发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二阶段受力栓钉组，通过将普通栓钉和抗拔不抗剪栓钉相组合实现栓钉的二阶段受力，抗拔不抗剪栓钉作为承载力储备。当遭遇极端荷载时抗拔不抗剪栓钉发挥作用，从而提高结构的在极端偶然荷载作用下的抵抗能力。在正常使用阶段，普通栓钉受力产生滑移，而抗拔不抗剪栓钉的套管和套环受力产生压缩变形，内部栓钉不受力。当普通栓钉的滑移达到一定程度后抗拔不抗剪栓钉开始受力，使整个栓钉组的荷载-滑移曲线出现二次上升段，承载力和滑移增大，实现栓钉组二阶段受力的效果。在超高、大跨、重载、复杂结构中的重要部位可采用该种二阶段受力栓钉组，以提高极端环境下结构的抗倒塌能力。在极端荷载过去后，抗拔不抗剪栓钉可代替普通栓钉继续受力，使结构免于拆除重建，实现建筑绿色可持续发展。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种二阶段受力栓钉组，由沿被焊物轴线焊接于被焊物上的一个普通栓钉和一个抗拔不抗剪栓钉组成，所述普通栓钉由栓钉杆一和栓钉帽一构成，所述抗拔不抗剪栓钉由栓钉杆二、套在栓钉杆二外部的套管、栓钉帽二和套在栓钉帽二外的套环构成。

在一个实施例中，所述栓钉杆一与栓钉杆二的直径相同，普通栓钉和抗拔不抗剪栓钉的间距不小于六倍栓钉杆直径。

在一个实施例中，所述被焊物上焊接有多个栓钉组时，相邻两个普通栓钉之间布置有一个抗拔不抗剪栓钉。

在一个实施例中，所述套管和套环的材料为低弹性模量材料。

在一个实施例中，所述低弹性模量材料为泡沫塑料、EVA泡棉、人造海绵或低弹模橡胶。

在一个实施例中，所述套管的内径与栓钉杆二直径相同，管壁厚度为1～5mm，高度比栓钉杆二高度低3～10mm，所述套环内径与栓钉帽二直径相同，环壁厚度为1～5mm，高度与栓钉帽二高度相同。

在一个实施例中，所述被焊物为型钢、钢板或钢管。

本发明还提供了所述二阶段受力栓钉组的施工方法，包括：

步骤1，将普通栓钉和抗拔不抗剪栓钉焊接至被焊物上；

其中，抗拔不抗剪栓钉的焊接方法如下：

①先将套管从栓钉杆二的底部穿入栓钉杆二，并整体套在栓钉杆二外；

②将套在栓钉杆二外的套管在其高度下部1/3位置处从下往上翻折，为焊接所用瓷环留出空间；

③采用栓焊机进行电弧螺柱焊，焊枪卡住栓钉帽二并顶紧瓷环，将栓钉杆二焊接于被焊物表面上。

④将被翻折1/3高度的套管翻折回筒状，完全包裹住栓钉杆二；

⑤将套环套在栓钉帽二上；

步骤2，全部栓钉组焊接完成后支模浇筑混凝土，将栓钉组浇筑在内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明具有以下优点：

(1)二阶段受力。如图4所示，栓钉组在极端状况下比普通栓钉有更大的抗力和变形能力。抗拔不抗剪栓钉作为承载力储备，在普通栓钉受力以及变形达到一定程度，抗拔不抗剪栓钉的套管和套环的厚度被挤压，内部栓钉接触到混凝土后才发挥作用。使荷载-滑移曲线发生二次上升，栓钉组的受剪承载力和滑移得以增加，能够抵抗极端荷载情况下增加的剪力和变形。可以通过调整套管和套环壁厚度进而调整二阶段受力栓钉组的荷载-滑移曲线。

(2)施工便捷。普通栓钉和抗拔不抗剪栓钉的施工方法相同，均采用螺柱焊机进行焊接。套管在抗拔不抗剪栓钉焊接前已套在栓钉杆上并加以翻折，焊接完成后只需要将套管翻折回管状，安装栓帽处套环即可，施工简便。

(3)使用灵活。可在局部重要位置设置二阶段受力栓钉组作为承载力储备，其余部位仍可使用普通栓钉。

(4)可持续，免修复。在偶然极端荷载发生后，普通栓钉发生断裂，抗拔不抗剪栓钉仍可以代替普通栓钉发挥作用，从而使结构能够继续承载，免于修复，实现绿色可持续的建筑发展理念。

(5)成本低。相较于普通栓钉，抗拔不抗剪栓钉只需要增加低弹性模量材料制作的套管和套环即可，成本增加量可忽略不计。