建筑施工鋼筋連接技術(shù)發(fā)展探討

段劍鋒，魯衛(wèi)濤

(1.東營市人民防空發(fā)展服務(wù)中心，山東 東營 261000；2.中國建設(shè)教育協(xié)會，北京 100000；3.北京建筑機械化研究院有限公司，北京 100000)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在我國建筑結(jié)構(gòu)體系中占據(jù)著主導地位，而鋼筋連接技術(shù)直接關(guān)系鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全、施工效率和成本，因此也成為結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中要研究解決的關(guān)鍵技術(shù)。本文介紹了鋼筋連接技術(shù)和相關(guān)標準的研究進展，綜合分析了各類鋼筋連接技術(shù)的優(yōu)缺點，展望了鋼筋連接技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1 鋼筋連接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 我國鋼筋連接技術(shù)的發(fā)展

20 世紀80 年代以前，由于我國高層、超高層及大型建筑等重要混凝土建筑工程較少，建筑物對抗震等級要求不高，建筑鋼筋連接主要以綁扎連接為主；80 年代中期，鋼筋焊接技術(shù)在實踐應(yīng)用中發(fā)展完善，自成體系；80 年代后期，套筒擠壓連接技術(shù)和錐螺紋連接技術(shù)被引進，經(jīng)技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新，先后研發(fā)了多種鋼筋機械連接技術(shù)，并形成多部標準規(guī)范，從此鋼筋機械連接技術(shù)被迅速推廣；隨著裝配式建筑的發(fā)展，鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)因適用于PC 構(gòu)件連接而被引進，在工程實踐中又自主研發(fā)了鋼筋漿錨搭接連接技術(shù)，經(jīng)多年發(fā)展積累與技術(shù)迭代，我國鋼筋連接技術(shù)整體上已達到國際水平。

1.2 鋼筋連接的主要方式

據(jù)統(tǒng)計，我國建筑施工應(yīng)用的鋼筋連接的主要方式有鋼筋綁扎連接、鋼筋焊接、鋼筋機械連接、鋼筋套筒灌漿連接和鋼筋漿錨搭接連接等。鋼筋綁扎連接是先將兩段鋼筋相互重疊搭接一定長度，在用鐵絲綁扎的連接方式；鋼筋焊接常用連接方法主要有電弧焊、電渣壓力焊和埋弧壓力焊3 種，其中電渣壓力焊是目前常用的工藝，主要用于連接柱墻鋼筋，埋弧壓力焊主要用于預(yù)埋件鋼板與鋼筋的連接。氣壓焊和電阻焊則不常使用，鋼筋閃光對焊已被住建部限制使用；鋼筋機械連接主要有熔融金屬填充套筒連接、擠壓套筒連接、螺栓緊固連接、鋼筋螺紋套筒連接等；套筒灌漿連接則分為全灌漿套筒連接和半灌漿套筒連接兩種；鋼筋漿錨搭接連接也分為螺旋箍筋漿錨搭接和波紋管漿錨搭接兩種。

目前大直徑高強鋼筋使用量不斷提升，鋼筋綁扎連接和焊接連接的缺點則日益顯露，無論從適應(yīng)范圍、效率還是可操作性上均已不能滿足需要。

2 鋼筋機械連接技術(shù)

2.1 鋼筋擠壓套筒連接

該技術(shù)原理是將兩根帶肋鋼筋的端部插入擠壓套筒中，通過擠壓機將套筒擠壓產(chǎn)生塑性變形并與帶肋鋼筋咬合，通過咬合緊固力來實現(xiàn)鋼筋連接。技術(shù)優(yōu)點是接頭強度和可靠性高，能承受交變載荷和疲勞載荷，缺點是擠壓機工作效率低，壓接操作勞動強度大，液壓油易污染鋼筋。鋼筋擠壓套筒連接示意如圖1 所示。

圖1 鋼筋擠壓套筒連接示意圖

2.2 鋼筋螺紋連接

2.2.1 錐螺紋套筒連接

該技術(shù)原理是將鋼筋的連接端加工成錐形螺紋，然后按規(guī)定力矩把兩段鋼筋對中擰緊到錐螺紋套筒中從而連為一體。技術(shù)優(yōu)點是鋼筋對中性好、連接速度快，缺點是擰緊力矩對接頭質(zhì)量影響大，必須嚴格按照指定力矩要求連接。錐螺紋套筒連接示意如圖2 所示。

圖2 錐螺紋套筒連接示意圖

2.2.2 直螺紋套筒連接

技術(shù)原理是將需要連接的鋼筋端部加工成直螺紋，將兩鋼筋的直螺紋部分旋入直螺紋套筒中從而連為一體。技術(shù)優(yōu)點是操作簡單、連接速度快、接頭強度高、綜合性能強、直螺紋套筒結(jié)構(gòu)樣式多、使用范圍不受限制、可用于異徑鋼筋連接等，缺點是鋼筋端部需要頂緊，需要一定的擰緊力矩。直螺紋套筒連接示意圖如圖3 所示（圖中螺紋與套筒比例不符，僅為意示）。

圖3 直螺紋套筒連接示意圖

2.2.3 分體式螺紋套筒連接

分體式鋼筋螺紋套筒由一對半圓形直螺紋套筒和2 個外鎖緊母構(gòu)成，使用時將一對半圓形直螺紋套筒扣到鋼筋螺紋上，然后用兩個對稱的外鎖緊母將已經(jīng)扣合的半圓形直螺紋套筒鎖緊從而連成一體的連接方式。分體式直螺紋套筒連接一般用于超長鋼筋籠等特殊部位兩段被連接鋼筋都不能轉(zhuǎn)動和軸向移動的情況。優(yōu)點是接頭連接強度高，連接的兩個鋼筋端部不需要頂緊，也不需要轉(zhuǎn)動鋼筋，缺點是連接鋼筋同軸度要求高，連接速度慢。分體式直螺紋套筒連接示意圖如圖4所示。

圖4 分體式直螺紋套筒連接示意圖

2.3 常用鋼筋機械連接技術(shù)特點對比

施工常用的鋼筋機械連接綜合性能成本對比見表1。

表1 常用鋼筋機械連接綜合性能成本對比表

3 鋼筋灌漿套筒連接技術(shù)

3.1 全灌漿套筒連接

全灌漿套筒連接主要用于水平鋼筋的連接，技術(shù)原理是將待連接鋼筋插入灌漿套筒，然后將無收縮高強度灌漿料注入灌漿套筒內(nèi)，待灌漿料硬化后，使兩段鋼筋連為一體，全灌漿套筒連接示意圖如圖5 所示。

圖5 全灌漿套筒連接示意圖

3.2 半灌漿套筒連接

半灌漿套筒主要用于縱向鋼筋的連接，技術(shù)原理是鋼筋一端加工螺紋與套筒一端用螺紋連接，套筒另一端插入鋼筋并灌漿注入無收縮灌漿料，待灌漿料硬化后使鋼筋與套筒牢固連接，進而將兩段鋼筋連為一體，半灌漿套筒連接示意圖如圖6 所示。

圖6 半灌漿套筒連接示意圖

3.3 鋼筋灌漿套筒連接的技術(shù)缺陷

鋼筋灌漿套筒連接施工中常因套筒中存在異物、施工擾動、灌漿料流動性低、灌漿中操作不規(guī)范、灌漿料質(zhì)量、構(gòu)件自身精度或安裝位置誤差等原因出現(xiàn)灌漿不飽滿、漏灌漿、灌漿回流、灌漿料收縮、鋼筋被截斷或錯位等缺陷。

4 鋼筋漿錨搭接連接

鋼筋漿錨搭接連接是在我國工程實踐中探索出來構(gòu)件連接方式。具體做法是上層預(yù)制構(gòu)件制作時在鋼筋位置預(yù)留表面粗糙的孔道，拼裝時將下層預(yù)制構(gòu)件的連接鋼筋插入上層構(gòu)件的預(yù)留孔道內(nèi)，兩根連接鋼筋在螺旋箍筋或金屬波紋管的約束下非接觸搭接，然后再通過向孔道內(nèi)灌漿從而將上下兩根鋼筋連成整體的連接方法。

鋼筋漿錨搭接連接對于構(gòu)件的對位精度要求不如鋼筋灌漿套筒連接嚴格，主要用于抗震等級要求高的建筑的剪力墻豎向非主要受力鋼筋連接。施工技術(shù)缺陷與鋼筋灌漿套筒連接類似。

5 發(fā)展與展望

1）鋼筋連接技術(shù)沿著由保證連接質(zhì)量到降低材料消耗再到提高接頭強度等級最后到擴大連接件工廠化生產(chǎn)比例，使現(xiàn)場連接方便、快捷、穩(wěn)定、可靠的技術(shù)進步方向發(fā)展。

2）鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)綜合性價比高，是一項值得大力推廣發(fā)展的鋼筋機械連接技術(shù)。

3）鋼筋套筒灌漿連接和鋼筋漿錨搭接連接的施工技術(shù)缺陷可測、可控，應(yīng)繼續(xù)開展系統(tǒng)性研究；尤其是質(zhì)量控制和檢測方法尚未形成標準，今后應(yīng)總結(jié)研究成果，細化技術(shù)要求，編制形成標準規(guī)范。