淺談鋼筋骨架成型方法與應(yīng)用

梁玉德 楊博 成潔瑤 劉幸 譚貽導(dǎo)

【摘要】工業(yè)化是現(xiàn)代化的核心內(nèi)容，是解放生產(chǎn)力，提高國(guó)家力量的重要舉措。本文從成型鋼筋工業(yè)化的發(fā)展入手，介紹了鋼筋工業(yè)化發(fā)展的歷史進(jìn)程。同時(shí)對(duì)鋼筋骨架成型技術(shù)進(jìn)行展開(kāi)闡述，詳細(xì)介紹了柱鋼筋籠、梁鋼筋籠、鋼筋焊接網(wǎng)片等鋼筋部品的成型方法，并提出剪力墻鋼筋骨架成型的構(gòu)造方法，以及梁柱節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝，通過(guò)試點(diǎn)工程應(yīng)用說(shuō)明成型鋼筋工業(yè)化應(yīng)用的意義與必要性。

【關(guān)鍵詞】鋼筋骨架;工業(yè)化;成型方法

1、成型鋼筋工業(yè)化的發(fā)展

伴隨著鋼筋工業(yè)化的發(fā)展，成型鋼筋工業(yè)化的發(fā)展呈現(xiàn)出多階段的發(fā)展歷程。上世紀(jì)60年代，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家就出現(xiàn)以小規(guī)模企業(yè)為代表的鋼筋加工廠，隨著新技術(shù)的誕生，到了70年代，鋼筋加工企業(yè)開(kāi)始使用機(jī)械化作業(yè)的鋼筋加工設(shè)備，主要以線材為主，成型鋼筋工業(yè)化開(kāi)始萌芽。80年代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，鋼筋加工技術(shù)在原來(lái)的機(jī)械化加工的基礎(chǔ)上，加入了控制程序和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的鋼筋組合作業(yè)，成型鋼筋工業(yè)化對(duì)象從單純對(duì)棒材的加工逐漸轉(zhuǎn)化為成型鋼筋部品的生產(chǎn)。這種方式加工的鋼筋部品應(yīng)用于工程中，可以節(jié)約原材料、優(yōu)化鋼筋加工組合、減少材料浪費(fèi)，縮短工期等，因此很快被歐美國(guó)家普及應(yīng)用。[1]

推廣成型鋼筋工業(yè)化應(yīng)用的亞洲國(guó)家相對(duì)較少，新加坡是其中發(fā)展最快的國(guó)家之一。自20世紀(jì)90年代起，新加坡的鋼筋工業(yè)化開(kāi)始快速發(fā)展，采用鋼筋骨架成型技術(shù)生產(chǎn)的鋼筋焊接網(wǎng)片、預(yù)制鋼筋籠等產(chǎn)品大規(guī)模廣泛應(yīng)用于各類(lèi)工程項(xiàng)目中。我國(guó)鋼筋加工長(zhǎng)期處于嚴(yán)重依賴(lài)人工，使用簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)加工的階段。項(xiàng)目用鋼筋受施工條件制約，效率低下、材料損耗高，質(zhì)量難以保障，為此國(guó)家提出并開(kāi)始推廣鋼筋商品化集中加工配送的模式，鋼筋骨架成型技術(shù)作為鋼筋商品化一個(gè)很重要的技術(shù)，得到了國(guó)內(nèi)建筑業(yè)的高度關(guān)注。

2、鋼筋骨架成型技術(shù)

鋼筋骨架成型技術(shù)是指由具有一定專(zhuān)業(yè)能力的技術(shù)人員，在專(zhuān)業(yè)加工廠，采用合理的工藝流程和專(zhuān)業(yè)化成套設(shè)備加工，利用設(shè)備計(jì)算機(jī)接口通訊技術(shù)將采集到的電子工程設(shè)計(jì)文檔轉(zhuǎn)化為設(shè)備加工信息依據(jù)，最終將原料鋼筋加工成所需形狀的產(chǎn)品，并通過(guò)物流環(huán)節(jié)把產(chǎn)品送到工地現(xiàn)場(chǎng)直接安裝的方法。鋼筋骨架包括鋼筋焊接網(wǎng)、鋼筋籠等結(jié)構(gòu)。

2.1 柱鋼筋籠

框架柱鋼筋籠用在房屋的框架柱結(jié)構(gòu)上，其成型過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)，將箍筋與主筋分離，箍筋單獨(dú)成型，主筋定位，最后箍筋與主筋組合焊接成型。箍筋根據(jù)成型的方法不同，可以分為傳統(tǒng)的復(fù)合箍筋、一筆構(gòu)造箍、成型格網(wǎng)箍以及螺旋箍筋。傳統(tǒng)復(fù)合箍筋與國(guó)內(nèi)的規(guī)范相符合，推廣起來(lái)阻力小，但由于要經(jīng)過(guò)一個(gè)組合成型的過(guò)程，工序復(fù)雜，性?xún)r(jià)比較低。一筆構(gòu)造箍是以一根鋼筋經(jīng)彎折成型的箍筋，可以完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)，力學(xué)性能經(jīng)驗(yàn)證與復(fù)合箍基本一致，滿足性能要求，但因國(guó)內(nèi)規(guī)范不完善，導(dǎo)致推廣起來(lái)困難。成型格網(wǎng)箍是縱向鋼筋和橫向鋼筋分別以一定間距排列交接形成格網(wǎng)，全部交接點(diǎn)均通過(guò)符合特定要求的電阻壓接焊形成焊接鋼筋網(wǎng)片，這是一種最近幾年流行起來(lái)的箍筋形式，國(guó)內(nèi)有相關(guān)的地方標(biāo)準(zhǔn)，性能符合要求，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。螺旋箍筋是通過(guò)螺旋彎箍機(jī)將一根鋼筋彎折成型作為整個(gè)鋼筋籠的箍筋，由于它結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，一般用在樁基的鋼筋籠上。

2.2 梁鋼筋籠

框架梁配筋構(gòu)造相比于框架柱配筋，結(jié)構(gòu)上復(fù)雜許多，因此框架梁鋼筋骨架采用鋼筋網(wǎng)片彎折后經(jīng)人工輔助配筋的方式成型。首先根據(jù)梁鋼筋骨架的產(chǎn)品信息，通過(guò)鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)線生產(chǎn)出成品的鋼筋焊接網(wǎng)片;再采用定位抓取機(jī)械臂對(duì)網(wǎng)片進(jìn)行抓取定位，根據(jù)信息要求完成鋼筋網(wǎng)片的彎曲定位;然后機(jī)械臂配合鋼筋網(wǎng)片彎曲成型生產(chǎn)線完成梁鋼筋骨架的彎曲成型，得到梁鋼筋骨架半成品，最后由人工輔助配完剩余的主筋，得到梁鋼筋骨架成品。[2]

2.3 鋼筋焊接網(wǎng)

鋼筋焊接網(wǎng)片可以應(yīng)用在在梁、柱的箍筋上，也可以先焊接成網(wǎng)片后經(jīng)彎折成半封閉箍，在運(yùn)送到項(xiàng)目上進(jìn)行組裝達(dá)到節(jié)省施工成本、時(shí)間，減少勞動(dòng)力等優(yōu)勢(shì)。除此以外，鋼筋焊接網(wǎng)主要應(yīng)用在樓板鋼筋上。 樓板從結(jié)構(gòu)上可以劃分為有洞口和無(wú)洞口樓板，在設(shè)計(jì)樓板鋼筋焊接網(wǎng)時(shí)，無(wú)洞口樓板采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)片平鋪搭接即可。有洞口樓板需要進(jìn)一步深化設(shè)計(jì)，使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)片和非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)片進(jìn)行組合，完成樓板鋼筋的搭接。

2.4 剪力墻成型鋼筋骨架構(gòu)造方法

剪力墻作為抗震結(jié)構(gòu)墻，承受風(fēng)載荷或地震作用引起的水平載荷和重力引起的豎向載荷。從結(jié)構(gòu)上看剪力墻主要包含了墻體、邊緣構(gòu)件，墻體鋼筋構(gòu)造與樓板鋼筋構(gòu)造類(lèi)似，邊緣構(gòu)件鋼筋構(gòu)造同框架柱類(lèi)似，由此可以將剪力墻成型鋼筋骨架構(gòu)造按以下兩種方法成型：

2.4.1通過(guò)鋼筋焊接網(wǎng)片與柱型鋼筋籠組合成型

鋼筋自動(dòng)焊網(wǎng)機(jī)將具有相同或不同直徑的HRB400縱向或橫向鋼筋分別以一定間距垂直排列，交叉點(diǎn)采用電阻點(diǎn)焊焊接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀成型，得到鋼筋焊接網(wǎng)片。柱型鋼筋籠自動(dòng)成型設(shè)備，采用專(zhuān)用機(jī)構(gòu)把焊接成一體的箍筋擺放在設(shè)備固定槽里，然后輸送到焊接位置，抓取機(jī)構(gòu)把箍筋抓取到焊接位置，焊接機(jī)器人工作，對(duì)每個(gè)焊點(diǎn)進(jìn)行焊接，完成一片箍筋和主筋焊接，伺服裝置拉動(dòng)著主筋，完成每一間隔尺寸的箍筋焊接，直至焊接完成，得到柱型鋼筋籠。根據(jù)項(xiàng)目要求將生產(chǎn)出來(lái)的鋼筋焊接網(wǎng)片和柱型鋼筋籠運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，鋼筋籠吊裝到指定位置后通過(guò)焊接和套筒連接完成邊緣構(gòu)件鋼筋籠的安裝，接著把鋼筋焊接網(wǎng)片的縱向鋼筋與樓板插筋進(jìn)行搭接，橫向鋼筋錨固在柱型鋼筋籠里，對(duì)于大尺寸的墻體，多塊鋼筋焊接網(wǎng)片采用平搭法進(jìn)行搭接，這樣就完成了剪力墻成型鋼筋骨架的構(gòu)造。

2.4.2通過(guò)鋼筋焊接網(wǎng)片彎折成型

柱型鋼筋籠攤開(kāi)的形狀與鋼筋焊接網(wǎng)片類(lèi)似，由此可以通過(guò)鋼筋焊接網(wǎng)片直接彎折，實(shí)現(xiàn)剪力墻鋼筋籠成型。安裝過(guò)程不需要橫向搭接，減少了鋼筋耗材，受力性能較好。不過(guò)因?yàn)槠潴w積與組合成型的鋼筋部品相比較大，運(yùn)輸上存在一定的限制，吊裝過(guò)程要求嚴(yán)格。

2.5 梁柱交接節(jié)點(diǎn)

梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的鋼筋施工是解決鋼筋骨架裝配式施工的關(guān)鍵，為實(shí)現(xiàn)梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)處的鋼筋骨架的安裝，需要在梁柱交接處的箍筋采用后加的方式進(jìn)行施工。這里要注意的是，梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋屬于加密區(qū)的范疇，梁上部鋼筋不能直接深入柱中進(jìn)行錨固。為避免梁柱鋼筋碰撞，梁上部鋼筋要直接斷開(kāi)，柱鋼筋籠的節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋后加，吊裝時(shí)先完成梁鋼筋骨架安裝，柱箍筋整體焊接放入，最后采用機(jī)械連接套筒將斷開(kāi)的梁上部鋼筋進(jìn)行連接，并采取后穿支座負(fù)筋的方式，支座負(fù)筋可以在鋼筋籠成型后直接綁扎在鋼筋籠內(nèi)，待梁鋼筋籠全部吊裝完成后抽出。[3]

3、成型鋼筋工業(yè)化應(yīng)用

成型鋼筋工業(yè)化的施工工藝，中建八局在上海浦東惠南鎮(zhèn)民樂(lè)居住社區(qū)二期房建工程中完成試點(diǎn)應(yīng)用。建筑結(jié)構(gòu)為5層結(jié)構(gòu)，每層高3.5m。在試點(diǎn)項(xiàng)目過(guò)程中，梁柱采用鋼筋骨架成型技術(shù)，節(jié)點(diǎn)優(yōu)化完善，施工方便。樓板鋼筋采用了成型鋼筋焊接網(wǎng)，技術(shù)成熟。

華南理工國(guó)際校區(qū)項(xiàng)目T區(qū)小賣(mài)部的建造同樣采用了鋼筋骨架成型技術(shù)，試點(diǎn)項(xiàng)目對(duì)象為兩層半的框架結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)目是基于BIM的成型鋼筋骨架加工技術(shù)，通過(guò)翻模軟件和自動(dòng)加工設(shè)備進(jìn)行成型，充分利用機(jī)械化、智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)成型鋼筋工業(yè)化的應(yīng)用。

通過(guò)試點(diǎn)項(xiàng)目可知，與傳統(tǒng)鋼筋工程相比，工業(yè)化成型鋼筋可以減少50%的人工費(fèi)用支出，加工安裝總費(fèi)用綜合降低55%。同時(shí)，由于鋼筋加工施工工序大部分從現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移到了專(zhuān)業(yè)的鋼筋加工廠，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)鋼筋工程的作業(yè)，有利于縮短模板工程作業(yè)時(shí)間，改善施工環(huán)境，提高施工效率，因此成型鋼筋工業(yè)化具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

結(jié)語(yǔ)：

工業(yè)化是現(xiàn)代化的核心內(nèi)容，是解放生產(chǎn)力，提高國(guó)家力量的重要舉措。目前絕大多數(shù)工程的鋼筋加工仍處于傳統(tǒng)鋼筋加工的范疇，成本高，效率低，噪音大等缺點(diǎn)一直是這個(gè)行業(yè)的通病，成型鋼筋工業(yè)化的研究與推廣能夠有效地避免這些問(wèn)題的出現(xiàn)，應(yīng)用前景廣闊，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益巨大。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭強(qiáng).鋼筋工業(yè)化的發(fā)展與應(yīng)用[J].中國(guó)建材科技，2016，25（03）：79-81.

[2]賈晨光.PC構(gòu)件鋼筋網(wǎng)片自動(dòng)彎曲成型系統(tǒng)[J].建筑機(jī)械化，2019，40（09）：23-26.

[3]張德財(cái)，陰光華，岳著文.基于鋼筋骨架專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2018，47（10）：11-15.