淺談鋼筋機械連接的工程應(yīng)用

趙金平

隨著當今建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，高層建筑不斷興起，鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)日益增多，在混凝土結(jié)構(gòu)中，因鋼筋的長度有限，不可避免地要將鋼筋連接起來，就產(chǎn)生了鋼筋接頭問題，同時存在質(zhì)量問題，以及材料節(jié)約問題。

在此僅就接觸的大型宣化街辦公住宅樓工程實例，剖析鋼筋連接方式的特點，側(cè)重闡述機械連接的特點。

某辦公住宅樓工程總建筑面積73000平方米。三十層。基礎(chǔ)局部挖深10.6米，基礎(chǔ)施工在5、6、7月份，最大困難是7月底汛期到前完成基礎(chǔ)。高層為樁筏基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)。正負零以下鋼筋用量約7200噸；筏片基礎(chǔ)及框架梁柱鋼筋直徑Ⅲ級鋼28、Ⅱ級鋼25，所以鋼筋連接形式直接影響工程進度及質(zhì)量。

1.鋼筋傳統(tǒng)連接方式

1.1綁扎搭接

方法簡單，不需特殊技工，但要耗用大量鋼筋，且接頭的傳力效果差，并且產(chǎn)生次彎矩。我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB10-89）明確規(guī)定：直徑大于22mm的粗鋼筋不宜采用搭接連接。

1.2焊接連接

一般有搭接電弧焊、坡口焊、電渣壓力焊、氣壓焊以及水平鋼筋窄間隙電弧焊等多種，其中電渣壓力焊于20世紀80年代開始在我國推廣應(yīng)用，一度曾成為我國粗直徑鋼筋焊接連接中應(yīng)用最廣的一種方法，但其受到很多限制。例如，我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB10-89）規(guī)定，就作了許多限制性規(guī)定，這些嚴格的限制，特別是在框架梁、柱節(jié)點區(qū)部位，為滿足錨固長度的要求，節(jié)點區(qū)內(nèi)的給筋密集、重疊，造成無法施焊，給施工造成很大的困難，混凝土的澆筑質(zhì)量也難以保證，因此，采用克服上述弊端的連接方法勢在必行。

2.鋼筋機械連接方式

鋼筋機械連接是通過連接件的機械咬合作用或鋼筋端面的承壓作用，將一根鋼筋中的力傳遞到另一根鋼筋的連接方法。至今國內(nèi)已有錐螺紋連接、鐓粗直螺紋鋼筋連接、冷擠壓套筒連接、鋼筋滾壓直螺紋連接等多種形式。由于鋼筋機械連接方式不受化學(xué)成分、可焊性和氣候等的影響，接頭強度高、質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡便、施工速度快，將逐步取代其它的粗鋼筋連接方式，成為今后的發(fā)展方向。

2.1錐螺紋連接

錐螺紋連接是在兩根鋼筋的端部切削成錐螺紋，然后用內(nèi)部也有錐螺紋的連接套筒把兩根鋼筋連接起來，由于要在鋼筋端部切削螺紋，削弱了鋼筋的面積，因而接頭的強度將低于鋼筋本身的強度。

2.2鐓粗直螺紋鋼筋連接

鐓粗直螺紋鋼筋連接主要工藝是用鐓粗機把鋼筋兩端冷鐓粗，然后用套絲機切削螺紋，再用螺紋套筒把兩根鋼筋連接起來。由于是先鐓粗后再切削螺紋，螺紋的內(nèi)徑略大于鋼筋母材的強度，所以常稱之為等強度鋼筋接頭，這種接頭的缺點是：現(xiàn)場兩臺機器（鐓粗機和套絲機）需要的操作人員多，工效較低；接頭價格高。

2.3冷擠壓套筒連接

冷擠壓套筒連接是用一個內(nèi)徑略大于鋼筋直徑的鋼套筒把兩根鋼筋端部套起來，在鋼套筒外面施加起高壓力，使鋼套筒變形，鋼套筒和鋼表面的凸助互相咬合起來，從而形成鋼筋的連接。冷擠壓套筒接頭的強度比較高，接頭強度可以超過鋼筋本身的強度。

2.4鋼筋滾壓直螺紋連接

鋼筋滾壓直螺紋連接是最新的鋼筋機械連接方法，這種連接方法是用滾絲機將鋼筋端滾出螺紋后，用螺紋套筒把兩根鋼筋連接起來。由于滾壓直螺紋時材料的塑性變形量小，變形僅在鋼筋表面小范圍內(nèi)，母材內(nèi)部沒有變化，并且螺紋底徑的增加和材料的硬化，使接頭的強度大于母材，因而接頭性能可靠。經(jīng)國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督監(jiān)測，接頭各項性能指標均能達到《鋼筋機械連接通用技術(shù)規(guī)程》JGJ107-2003A級標準。我們不難看出由于套筒擠壓連接和滾壓直螺紋機械的邊接強度大于母材，因此成為很有發(fā)展?jié)摿Φ膬煞N機械連接方式。

3.套筒擠壓連接的性能特點

由于套筒擠壓連接接頭的優(yōu)異的力學(xué)性能及方便可靠的施工方法被建設(shè)部、國家科委列為“八五”、“九五”期間新技術(shù)重點推廣項目。套筒擠壓連接接頭適用于各種規(guī)格和各種強度等級的帶肋鋼筋和余熱處理鋼筋。套筒擠壓連接接頭與傳統(tǒng)的鋼筋連接方式相比，有以下主要特點：

（1）接頭強度高、性能可靠，能夠承受高應(yīng)力反復(fù)擠壓荷、載及疲勞荷載。接頭的強度、剛度、韌性及殘余變形量均達到最高等級接頭性能的要求，優(yōu)于線材鋼筋因此受拉鋼筋允許接頭率高于其他形式接頭，甚至在某些部位，接頭百分率達100%。

（2）操作方便，工人經(jīng)培訓(xùn)后可上崗操作。鋼筋擠壓連接接頭施工工藝簡單，設(shè)備操作容易、方便，接頭質(zhì)量控制也很直觀。

（3）連接無明火，操作不受環(huán)境氣候影響擠壓設(shè)備為滾壓機械設(shè)備。施工時，在環(huán)境溫度下，鋼套筒進行冷擠壓，不生高溫也沒有明火，完全不受周圍環(huán)境影響。

（4）節(jié)約能源。擠壓連接設(shè)備的動力為小功率三相電機，耗電量小，節(jié)約能源。并且施工無需配備大容量力設(shè)備，減少了現(xiàn)場設(shè)備投資。

（5）可焊與不可焊鋼筋均可連接，可不受連接鋼筋的品種、規(guī)格限制。

（6）接頭檢驗方便。通過外觀檢查擠壓道數(shù)的測量壓痕處直徑即可判定接頭質(zhì)量，現(xiàn)場機械性能抽樣數(shù)量僅為0.6%。（焊接接頭中閃光對焊及氣壓焊抽樣數(shù)量為2%，其余焊接方式均為1%）節(jié)省檢驗試驗費用，以及質(zhì)量控制費用?，F(xiàn)場抽樣檢驗合格率可達100%。

（7）施工速度快。無需對鋼筋端部特別處理。在接頭百分率不受限制的結(jié)構(gòu)中，甚至無需鋼筋定尺下料工序，大大減少鋼筋加工量，節(jié)省鋼筋及人工費用。

4.鋼筋滾壓直螺紋連接的性能特點

鋼筋滾壓直螺紋連接新技術(shù)能充分發(fā)揮Ⅱ、Ⅲ級鋼筋的強度，并且可以連接不同直徑鋼筋，對中性好，無明火作業(yè)，節(jié)約鋼材，提高施工速度，具有環(huán)保意義。滾壓直螺紋接頭達到了《鋼筋機械連接通用技術(shù)規(guī)程》（JG/T3057-1998）局部修訂中的SA級標準，局部將不受《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中鋼筋接頭位置和接頭百分率的限制而且與其他鋼筋技術(shù)比較在經(jīng)濟效益方面有著明顯的優(yōu)勢。適用于Ф16—Ф40mmHRB335和HRB400鋼筋全方位聯(lián)接。

鋼筋滾壓直螺紋的優(yōu)點：

（1）強度高、性能優(yōu)，強度優(yōu)于母材，局部將不受鋼筋接頭位置和接百分率限制。

（2）施工工藝簡單、方便、工人操作要求低，施工質(zhì)量有保證，不受天氣影響，可全天候作業(yè)。

（3）可以用來連接不同直徑鋼筋，不受鋼筋規(guī)格、品種的限制，尤其結(jié)焊性差的鋼材更能發(fā)揮其優(yōu)勢。

（4）因為鋼筋連接采用套筒連接，套筒為機械加工而成，故質(zhì)量穩(wěn)定，接頭可保證安全可靠，合格率可達100%?？赏瑫r運用于現(xiàn)澆及預(yù)制，適應(yīng)性特別廣泛。

（5）由于采用機械滾壓加工，無環(huán)境污染，沒有明火作業(yè)，減少了施工防火措施。

（6）工效方面提高明顯，比電弧焊提高9倍，比電渣壓力焊提高工效4倍，比冷擠壓提高2.5倍。

（7）節(jié)約了大量鋼筋和能源。直螺紋連接只占電弧焊接頭用最的1/50。電渣壓力焊的1/20，同時還可節(jié)約大量的焊條、焊藥、乙炔等，并且隨著工藝的大面積推廣，其成本隨之下降，綜合經(jīng)濟效益會更明顯。

（8）施工速度快。鋼筋套絲可以提前加工，加工后到現(xiàn)場拼裝，無需對鋼筋端部特別處理。在接頭百分率不受限制的結(jié)構(gòu)中，甚至無需鋼筋定尺下料工序，大大減少鋼筋用量，節(jié)省鋼筋及人工費用并且提高施工速度。

我公司在辦公住宅樓工程施工中，在新老工藝對比、工期及成本考察論證后，決定采用鋼筋滾壓直螺紋連接。在與汛期爭分秒的情況下提高了工作效率，使鋼筋施工工期提前16天，給確保工程工期奠定了堅固基礎(chǔ)；套筒與鋼筋搭接相比直接經(jīng)濟效益節(jié)約25萬元；在現(xiàn)場監(jiān)督抽查檢查中工程質(zhì)量也達到預(yù)期效果合格率百分之百，收到了良好的社會效益。這種有著優(yōu)良受力性能和良好綜合效益的接頭新技術(shù)將會在建筑工程各個領(lǐng)域得到廣泛的推廣和使用。