高層建筑鋼筋連接及安裝技術(shù)分析

李 哲 夫

(山西五建集團(tuán)有限公司,山西 太原 030006)

作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工的一道關(guān)鍵工序，鋼筋連接對(duì)施工質(zhì)量和效率具有直接的影響作用。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是高層建筑施工中的常用結(jié)構(gòu)，為此，提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量對(duì)于優(yōu)化高層建筑質(zhì)量具有重要意義。高層建筑施工過程中，如果能保證選擇的鋼筋連接和安裝技術(shù)的合理性、科學(xué)性，就能在保證施工質(zhì)量的同時(shí)有效的降低施工成本，縮短工期。

1 高層建筑鋼筋連接技術(shù)

1.1 機(jī)械連接技術(shù)

近年來，機(jī)械連接在我國(guó)得到了推廣應(yīng)用。這種連接方式是一種通過間接傳力而達(dá)到連接粗鋼筋目的的連接方式。利用連貫2根鋼筋的套筒，機(jī)械連接能在鋼筋之間實(shí)現(xiàn)力的傳遞。以鋼筋與套筒之間的傳力形式為依據(jù)，機(jī)械連接技術(shù)可細(xì)分為冷擠壓連接、錐螺紋連接、鐓粗直螺紋連接和滾軋直螺紋連接等等。這些連接方式各具特色，也具有各自的優(yōu)勢(shì)和短處。其中，冷擠壓技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單的突出優(yōu)勢(shì)，但該連接方式所采用液壓設(shè)備很容易發(fā)生故障，且設(shè)備重量較大。由于冷擠壓技術(shù)的成本與傳統(tǒng)連接技術(shù)的成本相差并不明顯，為此，錐螺紋技術(shù)出現(xiàn)后，冷擠壓技術(shù)的市場(chǎng)占有率持續(xù)降低。錐螺紋技術(shù)使得鋼筋連接的功效得到了明顯的提升，同時(shí)還有效降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，從而在很大程度上實(shí)現(xiàn)了成本的降低。基于工藝要求，錐螺紋技術(shù)削減了鋼筋母材的截面面積，以至于不能滿足理論規(guī)范和要求，已經(jīng)被市場(chǎng)淘汰。直螺紋技術(shù)包括鐓粗直螺紋技術(shù)和滾軋直螺紋技術(shù)。鑒于錐螺紋技術(shù)削減鋼筋母材截面面積的缺陷，鐓粗直螺紋技術(shù)利用輔助設(shè)備增大了母材截面面積，但同時(shí)也加大了勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了設(shè)備故障率，增加了成本。滾軋直螺紋技術(shù)綜合了上述各種機(jī)械連接方式的優(yōu)點(diǎn)，在推廣后受到了用戶的一致好評(píng)。這項(xiàng)連接技術(shù)的出現(xiàn)直接造成了鐓粗直螺紋技術(shù)市場(chǎng)占有率的不斷減少。滾軋直螺紋技術(shù)能在不削減母材截面面積的同時(shí)加大接頭部分的鋼材密度，從而增強(qiáng)該處的抗拉強(qiáng)度，并降低接頭成本。

套筒冷擠壓技術(shù)的連接過程如下：將2根待接鋼筋端頭插入優(yōu)質(zhì)鋼套筒，利用擠壓機(jī)側(cè)向加壓數(shù)道從而使套筒塑性變形，變形后的套筒能與鋼筋緊密咬合，即實(shí)現(xiàn)了鋼筋的連接。套筒冷擠壓連接方式具有性能穩(wěn)定、熱影響區(qū)小、接頭強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，通過該連接方式的接頭檢驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，通過外觀判別就能確定接頭是否合格。套筒冷擠壓技術(shù)能進(jìn)行各方位的鋼筋連接，還能連接不可焊鋼筋和進(jìn)口鋼筋。錐螺紋套筒連接克服了套筒冷擠壓技術(shù)存在的勞動(dòng)強(qiáng)度大、鋼筋被液壓油污染的缺陷，具有工期短，成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但其接頭質(zhì)量沒有套筒冷擠壓連接方式的穩(wěn)定。造成錐螺紋套筒連接接頭質(zhì)量不穩(wěn)定的直接原因是母材截面面積的削減，削減截面積后的接頭抗拉強(qiáng)度通常只有母材的85%～95%。我國(guó)的錐螺紋連接技術(shù)還存在的突出問題就是螺距單一、設(shè)備簡(jiǎn)單。直螺紋技術(shù)綜合了冷擠壓技術(shù)接頭質(zhì)量穩(wěn)定和錐螺紋技術(shù)施工速度快的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了鋼筋連接技術(shù)的質(zhì)量。

1.2 綁扎連接技術(shù)

鋼筋綁扎連接在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中傳遞應(yīng)力的途徑主要是鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力和握裹力。2根待接鋼筋被錨固在連接區(qū)段的混凝土，1根鋼筋的應(yīng)力傳遞給混凝土，再傳遞給另1根鋼筋。利用鋼筋綁扎連接方式連接鋼筋時(shí)需要特別注意的是必須保證強(qiáng)有力的配箍約束。因?yàn)闄M肋斜向擠壓椎楔會(huì)對(duì)搭接鋼筋造成徑向推力，導(dǎo)致2根鋼筋存在分離趨勢(shì)，容易造成搭接鋼筋的縱向裂縫，甚至分離。相關(guān)規(guī)范明確規(guī)定鋼筋綁扎連接的搭接長(zhǎng)度應(yīng)位于連接鋼筋直徑的35倍～45倍之間，且連接的鋼筋直徑不能超過22 mm。鋼筋綁扎連接技術(shù)的突出優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單方便，不消耗能源，不需要機(jī)械設(shè)備，技術(shù)工人工作前不需接受專業(yè)培訓(xùn)，不會(huì)被氣候、環(huán)境這些外界因素影響。同時(shí)，鋼筋綁扎連接技術(shù)也存在一定的局限性，即不適宜連接粗鋼筋，更不適宜連接軸心受拉或小偏心受拉構(gòu)件中的受力鋼筋。

1.3 焊接連接技術(shù)

通過焊接連接技術(shù)連接的鋼筋傳力途徑是粘結(jié)后的熔融金屬。鋼筋焊接連接的主要方式包括閃光對(duì)焊、電弧焊、電渣壓力焊、氣壓焊等，不同的連接方式適宜連接不同情況下的鋼筋。為了保證焊接質(zhì)量，這幾種焊接方式的操作人員都需要接受嚴(yán)格的專業(yè)培訓(xùn)才能上崗。通常情況下，焊接如果質(zhì)量可靠，將是一種很好的連接方式，無論是在強(qiáng)度、剛度方面，還是在恢復(fù)性能、破壞性能方面都不會(huì)存在缺陷。遺憾的是，焊接質(zhì)量很難保證，因?yàn)槠涫艿皆S多因素的影響，如電壓、氣候、環(huán)境、施工條件、施工人員素質(zhì)等等。此外，焊接熱量會(huì)對(duì)鋼筋的材質(zhì)產(chǎn)生影響，從而使鋼筋力學(xué)性能發(fā)生變化。目前，焊接的質(zhì)量缺陷仍沒有簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法和消除手段。

電弧焊連接的缺陷主要是施工效率低下、電能消耗大、占用工期較長(zhǎng)，但與綁扎連接技術(shù)相比，其在成本和受力性能方面通常具有優(yōu)勢(shì)。氣壓焊的焊接過程比較簡(jiǎn)單，先將鋼筋結(jié)合面及相關(guān)區(qū)段加熱至塑性，然后施壓，就能實(shí)現(xiàn)鋼筋接頭的結(jié)合。氣壓焊的加熱火焰是氧氣—乙炔火焰，為此其氣源不會(huì)受電源、環(huán)境的影響，可用于廣泛的鋼筋連接。氣壓焊的質(zhì)量主要受加熱、加壓程度，鋼筋端面，夾具等的影響，具有不穩(wěn)定的缺陷。電渣壓力焊的焊接過程如下：2根待接鋼筋豎向?qū)樱附与娏魍ㄟ^鋼筋間隙，并在焊藥作用的協(xié)助下完成電弧和電渣過程從而產(chǎn)生熱量熔化鋼筋，加壓。電渣壓力焊的具體過程有引弧、電弧、頂壓，這種焊接方式適合用于連接現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的豎向、斜向鋼筋。電渣壓力焊的瞬時(shí)耗電量大，為此不能提供充足電源的施工環(huán)境不適合采用這種連接方法。該連接方式的主要優(yōu)點(diǎn)是成本低，鋼筋加工要求較低。閃光對(duì)焊有兩種，即連續(xù)閃光、預(yù)熱閃光，前者包括閃光、頂鍛兩個(gè)階段，后者則多了一個(gè)預(yù)熱階段。

2 高層建筑鋼筋安裝技術(shù)

建筑行業(yè)的發(fā)展，施工技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，對(duì)鋼筋籠制作提出了越來越嚴(yán)格的要求，手工操作已經(jīng)無法滿足。如，鋼筋籠所采用的主鋼筋直徑最大可達(dá)50 mm，人工顯然無法完成對(duì)其的制作。在進(jìn)行高層建筑的鋼筋安裝工作時(shí)，為了保證安裝質(zhì)量和安裝效益，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：首先，掌握資源配置情況和施工隊(duì)伍的技術(shù)水平，以此為依據(jù)制定科學(xué)合理的安裝方案。其次，考慮并調(diào)整好每根鋼筋的接頭位置。最后，了解結(jié)構(gòu)的基本組成和荷載傳遞方式。不同的施工單位具體情況不同，在資源環(huán)境和技術(shù)方面必然存在或大或小的差異，為了能有效的提高施工質(zhì)量和施工效率，必須充分利用施工單位的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)施工單位的實(shí)際情況和施工要求確定合理的施工技術(shù)路線。此外，在高層建筑鋼筋安裝過程中，為了確保施工能充分滿足設(shè)計(jì)要求，必須保證施工工序的合理性，而在確定施工工序之前必須依據(jù)結(jié)構(gòu)基本組成合理劃分吊裝單元。

3 結(jié)語(yǔ)

高層建筑的鋼筋連接和安裝是一項(xiàng)具有較高技術(shù)難度和較復(fù)雜工藝的工作，施工路線和技術(shù)、工藝的選擇對(duì)此項(xiàng)工作的成敗具有關(guān)鍵性的影響作用。各鋼筋連接和安裝技術(shù)都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和缺陷，適用于不同情況。為此，對(duì)高層建筑鋼筋連接及安裝技術(shù)進(jìn)行分析和研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。