鋼筋混凝土梁柱節(jié)點鋼筋連接方法的研究

張仰福 劉曉玲 劉鎮(zhèn)坭

（海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院，海南 海口 571127）

鋼筋混凝土梁柱節(jié)點鋼筋連接方法的研究

張仰福 劉曉玲 劉鎮(zhèn)坭

（?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院，海南 海口 571127）

近年來，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，各類建筑項目大型化、多樣化的特點比較突出。這種趨勢，使得無論是現(xiàn)代城市建筑工程，還是各類大型企業(yè)的廠房建設(shè)，在其設(shè)計施工中，以鋼筋混凝土為主的框架結(jié)構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用，并在建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中，占據(jù)了主導(dǎo)地位。由于該種結(jié)構(gòu)和設(shè)計形式，強(qiáng)度較高，抗震性能也具有較大優(yōu)勢，特別是在城市建設(shè)中，各種高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，成功案例更多。對框架結(jié)構(gòu)施工這類項目，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是梁柱節(jié)點的施工，梁柱因其主要承重作用，它的施工質(zhì)量好壞，對整個框架結(jié)構(gòu)施工來說，有著舉足輕重的作用，成為有效保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的關(guān)鍵。而在梁柱節(jié)點的施工項目中，需要綜合考慮工、料、機(jī)、工藝、環(huán)境以及方法，以實現(xiàn)萬無一失。本文針對鋼筋混凝土梁柱節(jié)點鋼筋連接施工標(biāo)準(zhǔn)加以分析和探討。

建筑工程；框架結(jié)構(gòu)；梁柱節(jié)點；鋼筋連接

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的各類建筑，采用框架式結(jié)構(gòu)方式較普遍。這種框架式結(jié)構(gòu)中的的節(jié)點，就是梁柱的主要受力點，也是關(guān)鍵點。它的作用是把框架結(jié)構(gòu)之間彼此結(jié)合在一起，是整個施工項目當(dāng)中的關(guān)鍵連接部位。所以，要保證整個框架結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，梁柱節(jié)點的施工質(zhì)量是其關(guān)鍵所在，重點所在，保證其施工質(zhì)量，既具有其重要性，又具有其必要性，必須給予充分認(rèn)識和關(guān)注，重點把關(guān)。但同時，須看到，對于任一工程項目的施工來說，堅持合理設(shè)計是基礎(chǔ)，做到精心施工是關(guān)鍵，否則，可能會很大程度地影響到框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，更會減弱框架結(jié)構(gòu)的抗震性能，給工程竣工后的正常使用帶來潛在性安全隱患。在各類施工項目當(dāng)中，常用鋼筋連接方法主要包括綁扎式、焊接式和機(jī)械連接式三種。正確地做好鋼筋連接的工、料、機(jī)、工藝、環(huán)境分析并采用正確方法，是整個施工過程當(dāng)中的關(guān)鍵所在。本文對其進(jìn)行分析，希望對同行有所借鑒。

1 鋼筋連接方法及特點

對于具有較大直徑鋼筋來說，它的連接方法包括以下三個較大的類別，即：一是綁扎式搭接；二是焊接式連接；三是機(jī)械連接。可以說，這三大類連接方法，各有特色，各有優(yōu)缺點，且具有不同的適用性標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 綁扎搭接

這種方法與其他二種方法相比，比較簡單,并沒有對技工特殊性方面的要求。但這種搭接方法最主要的缺點是，對鋼材的耗費(fèi)量較大，而且，這種接頭，傳力效果差，難以承載太大的力量。以《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》為例來說，已經(jīng)對此做出明確規(guī)定，該規(guī)范指出:對于直徑d大于22mm的粗鋼筋，在搭接時，不應(yīng)該采用搭接這種方式。

1.2 焊接連接

焊接式搭接有很多種方法。主要的搭接方式有：一是：搭接電弧焊；二是：坡口焊；三是：電渣壓力焊；四是：氣壓焊；五是：水平鋼筋窄間隙電弧焊等。在這些焊接方法中,電渣壓力焊是起步較早的，早在上個世紀(jì)的80年代初期，我國就已經(jīng)對其進(jìn)行了廣泛的推廣和應(yīng)用，目前，這種方法，在我國大直徑鋼筋焊接連接中，占據(jù)了主要地位，是主要采用的方法，具有較多的應(yīng)用案例[1]。

1.3 機(jī)械連接

這種連接，我們通常采用的方式包括：一是套筒擠壓連接；二是錐螺紋連接；三是精軋螺紋鋼筋筒連接；四是灌漿充填套筒連接；五是金屬熔劑充填套筒連接；六是受壓鋼筋對頭平接。近年來,本例中所列舉的第一種（套筒擠壓連接）和第二種（錐螺紋連接）方式，其核心是通過機(jī)械咬合作用實現(xiàn)傳遞拉力或壓力的。該種方式，對于鋼筋化學(xué)成分，對鋼筋的可焊性以及氣候要求不高，或基本不受其影響，而且，它的優(yōu)點有以下方面：即：有較高的接頭強(qiáng)度,接頭質(zhì)量穩(wěn)定,操作簡便,施工時速度更快且方便，所以用戶普遍的歡迎并得到廣泛應(yīng)用。這兩種連接方式（焊接和機(jī)械連接），符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》相關(guān)要求，屬于推薦采用，并被優(yōu)先采用的方式。在實際工程建設(shè)中，用戶應(yīng)該根據(jù)實際要求，充分考慮其接頭性能、施工速度、施工環(huán)境、施工成本等方面需求，進(jìn)行針對性選用。

2 鋼筋連接的焊接方式

2.1 電渣壓力焊

電渣壓力焊在我國屬于一種新型的焊接接術(shù)，由我國專業(yè)科學(xué)技術(shù)人員研究開發(fā)。與其他焊接連接方法相比，這種技術(shù)連接質(zhì)量好、效率高和經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有一定優(yōu)勢，值得優(yōu)先選用和大力推廣。電渣壓力焊，從其原理來說，應(yīng)該歸屬于“熔化壓力焊”這一范疇。它是利用焊接電流，流經(jīng)被接鋼筋，在它的端部接觸點產(chǎn)生高能電弧,電弧以其高溫熔化周邊焊劑，進(jìn)而形成渣池,隨后，轉(zhuǎn)入電渣當(dāng)中，完成整個過程。由于電流通過時，產(chǎn)生大量的電阻熱，這種電阻熱，對鋼筋的全部截面進(jìn)行均勻性加熱,并進(jìn)行頂壓,這種頂壓，使其擠出液態(tài)金屬和溶渣。液態(tài)金屬和溶渣經(jīng)過冷卻，成為凝固結(jié)晶，成為接頭。這種焊接方式，對于連接豎向鋼筋較為合適，且要求是其為Υ14mm～Υ40mmⅠ級Ⅱ級Ⅲ級，對于Υ28mm以上鋼筋來說，因具有較大的焊接技術(shù)難度，不予推薦使用。這項技術(shù)主要優(yōu)點是，可以代替綁扎搭接，對鋼筋節(jié)省量較大，可大幅度降低鋼筋方成本，因此可以取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但其適用范圍相對較窄，主要不適用的情況有以下3種。一是不適用于水平鋼筋連接；二是不適用于傾斜鋼筋的連接(傾斜的斜度應(yīng)小于4:1)；三是不適用于可焊性差的鋼筋。此外，如施工單位焊工水平不夠、供電條件不好（如供電間歇性中斷、電壓不穩(wěn)）不適用，特別是在雨季施工時，防火要求高的場合，在采用此方法時應(yīng)謹(jǐn)慎，切不要因小失大。

2.2 氣壓焊

氣壓焊從其原理來說，屬于壓焊類范疇。這種技術(shù)應(yīng)算是舶來品，系從日本引進(jìn)，上個世紀(jì)80年代后期，在我國得到了推廣和應(yīng)用。這種焊接方法主要工作方式是：采用氧和乙炔兩種原料。其中氧用于助燃，乙炔是燃劑。該火焰具有較高的溫度，用高溫加熱鋼筋接頭處，令其在高溫狀態(tài)下，成為塑性狀態(tài)。然后再對其施加適當(dāng)壓力,最終形成對焊接頭。這種焊接的基本機(jī)理是:與溫度升高同步，給予壓力,由于壓力作用，焊縫處在塑性狀態(tài)下發(fā)生流變,這樣，會使它實際產(chǎn)生的接觸面積得到迅速擴(kuò)大,不斷激活它的表面原子,造成它們之間彼此擴(kuò)散,再次產(chǎn)生結(jié)晶。對此種焊接方法來說，接頭結(jié)合最重要的條件有2個，即：適宜的溫度；適當(dāng)?shù)膲毫Αｄ摻顨鈮汉笝C(jī)的組成一般包括三個部分，即：多嘴環(huán)管加熱器、加壓器和焊接夾具[2]。供氣裝置主要有：氧氣瓶、溶解乙炔氣瓶。目前，隨著技術(shù)進(jìn)步，加壓器多由最初的手動油泵，更新為可自動加壓的電動油泵。氣壓焊設(shè)備最主要的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單,投資額度少,可以大量地節(jié)約鋼材,具有較低的成本，而且，沒有對大功率電源方面要求。但同時，氣壓焊也具有其劣勢。主要是：嚴(yán)格要求鋼筋化學(xué)成分，焊接工人應(yīng)有較高的技術(shù)水平。同時，由于焊接時使用的氧氣和乙炔，都屬于易燃易爆類物質(zhì),特別是乙炔的閃點較低，危險性較大，嚴(yán)格持證上崗，按規(guī)程規(guī)范操作是管理重點。特別是在開工前，在施工過程中，都需要嚴(yán)格進(jìn)行試焊和檢驗，成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鑒于此實際，一般不宜在防火要求較高的環(huán)境或雨季采用。

3 水平鋼筋的窄間隙電弧焊

該方法對工人操作技術(shù)方面的要求較高,而且，還必須進(jìn)行現(xiàn)場焊接性能試驗。這種焊接的基本做法是：把兩根需要連接的鋼筋以水平對接形式安放和置于準(zhǔn)備好的銅模內(nèi),須注意的是中間要略留間隙,再用焊條，自鋼筋根部開始引弧，自根而上部進(jìn)行焊接。銅模實質(zhì)上是一種可脫模后進(jìn)行重復(fù)使用的工具模。適用于Ⅰ級、Ⅱ級、和Ⅲ級鋼筋標(biāo)準(zhǔn)的水平性對接連接。這種方法設(shè)備較簡單，采用的是普通型手工電弧焊機(jī)。對焊條強(qiáng)度等級來說，主要要求是適應(yīng)于鋼筋強(qiáng)度等級。對Ⅱ級鋼筋和Ⅲ級鋼筋，宜分別采506焊條和606焊條。不但成本低，而且其施工速度明顯要快于搭接弧焊。這種方法由于推廣應(yīng)用時間短,應(yīng)用面相對較窄。需要尤其注意的是，因水平鋼筋其間隙窄，為保證焊接頭質(zhì)量,應(yīng)對焊接參數(shù)和焊接工藝高度重視,“焊透”、“成型”、“排渣”和“減少過熱”必須解決好。

4 鋼筋連接的機(jī)械方式

4.1 套筒擠壓連接

該技術(shù)起源于上個世紀(jì)70年代后期，于80年代后期由國外傳入我國并開始推廣應(yīng)用。該方法是先準(zhǔn)備好一個優(yōu)質(zhì)套筒，再將待接兩根鋼筋端頭插入,以擠壓機(jī)側(cè)向數(shù)道加壓,套筒塑性變形后，與帶肋鋼筋通過緊密咬合，形成一體，實現(xiàn)連接效果。套筒擠壓連接的優(yōu)點是接頭強(qiáng)度高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠,是目前各類鋼筋連接技術(shù)中性能最好、質(zhì)量最穩(wěn)定的一種形式。其優(yōu)點是擠壓連接速度快,安全性好（無明火）,不受環(huán)境影響,操作簡便,適應(yīng)性強(qiáng),適用范圍廣（垂直、水平、傾斜、高空、水下等各方位均可使用），且尤其適用于不可焊鋼筋、進(jìn)口鋼筋，已經(jīng)被國家有關(guān)部門作為新技術(shù)項目，進(jìn)行重點推廣[3]。

4.2 錐螺紋連接

該技術(shù)于近年來研究開發(fā)成功，屬于機(jī)械式鋼筋連接技術(shù)。其原理是：以錐形螺紋套筒對接兩根鋼筋端頭,以螺紋產(chǎn)生的機(jī)械咬合力，實現(xiàn)傳遞拉力與壓力。其適用于可焊及不可焊的鋼筋，且其不受氣候方面影響，對技工專業(yè)性無要求，對Υ16mm～Υ40mm等各級別鋼筋連接均適用。該方法關(guān)鍵和不足在于：錐螺紋連接質(zhì)量很關(guān)鍵，如絲扣松動，則會直接影響其接頭強(qiáng)度。其質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用范圍，國內(nèi)尚無標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步探討。一般要求:實際測量接頭極限抗拉強(qiáng)度值應(yīng)大于等于鋼筋屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的1.35倍。

4.3 等強(qiáng)直螺紋鋼筋套筒連接

該技術(shù)同樣起源較早，最初是在上個世紀(jì)70年代初的西德出現(xiàn)的。該方法是在取消鋼筋全長上的縱肋,橫肋則呈現(xiàn)出螺紋狀,對鋼筋進(jìn)行對頭連接。上個世紀(jì)，我國多家科研單位成功研制了高級別的（75/90級）精軋螺紋鋼筋，這種鋼筋，是不可能采用焊接方式來連接。該技術(shù)使這類高強(qiáng)度鋼筋連接（接長、錨固）的難題得以解決[4]。

5 結(jié) 語

對于建筑項目來說，混凝土梁柱節(jié)點鋼筋連接是一個關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，合理選用正確的連接方法和做好其標(biāo)準(zhǔn)化研究，對于我國建筑工程質(zhì)量和施工技術(shù)水平的不斷提升至關(guān)重要。我們應(yīng)對鋼筋連接質(zhì)量給予高度重視，并積極推廣新技術(shù)，以促使該項技術(shù)的健康發(fā)展[2]。

[1]趙志縉,應(yīng)惠清.《建筑施工》.同濟(jì)大學(xué)出版社,1998年

[2]石偉國,趙林.鋼筋等強(qiáng)直螺紋連接的型式及其施工操《建筑施工》,1998年第6期

[3]朱國梁,趙志生.鋼筋等強(qiáng)直螺紋連接技術(shù)在高層建筑施工中的應(yīng)用.《建筑施工》,1998年第6期

[4]新技術(shù).粗直徑鋼筋連接技術(shù).《施工技術(shù)》,1995年第8期

Study on reinforcement method of reinforced concrete beam column joints

In recent years, with the continuous development of the construction industry, the characteristics of various types of construction projects are more and more prominent. In this trend, whether modern city building engineering, or all kinds of largescale enterprise building, in its design and construction, the reinforced concrete frame structure has been widely used, and in the construction of the main structure design and construction, it occupies a leading position. Because of this kind of structure and design form, its strength is high, the seismic performance also has a great advantage, especially in the urban construction, the structure design of various high-rise buildings, its success cases are more. For the construction of the frame structure, the most key link is the construction of the beam-column joint, the beam and column because of its main bearing role, its construction quality, for the entire framework structure construction, has a pivotal role, to effectively ensure the stability of the construction structure of the key. In the construction project of beam-column joint, we need to consider the work, material, machine, technology, environment and method, in order to achieve foolproof. This paper analyzes and discusses the construction standard of reinforced concrete beam-column joint reinforcement connection.

construction engineering; frame structure; beam column joint; steel bar connection

課題名稱：鋼筋混凝土植筋梁梁柱節(jié)點連接研究（?？诮?jīng)濟(jì)學(xué)院校級科研項目）項目編號：hjky16-09

U445.57

B文章標(biāo)號：1003-8965（2017）05-0071-03