浅谈钢筋机械连接的工程应用

赵金平

随着当今建筑业的迅猛发展，高层建筑不断兴起，钢筋砼框架结构日益增多，在混凝土结构中，因钢筋的长度有限，不可避免地要将钢筋连接起来，就产生了钢筋接头问题，同时存在质量问题，以及材料节约问题。

在此仅就接触的大型宣化街办公住宅楼工程实例，剖析钢筋连接方式的特点，侧重阐述机械连接的特点。

某办公住宅楼工程总建筑面积73000平方米。三十层。基础局部挖深10.6米，基础施工在5、6、7月份，最大困难是7月底汛期到前完成基础。高层为桩筏基础，结构为框剪结构。正负零以下钢筋用量约7200吨；筏片基础及框架梁柱钢筋直径Ⅲ级钢28、Ⅱ级钢25，所以钢筋连接形式直接影响工程进度及质量。

1.钢筋传统连接方式

1.1绑扎搭接

方法简单，不需特殊技工，但要耗用大量钢筋，且接头的传力效果差，并且产生次弯矩。我国《混凝土结构设计规范》（GB10-89）明确规定：直径大于22mm的粗钢筋不宜采用搭接连接。

1.2焊接连接

一般有搭接电弧焊、坡口焊、电渣压力焊、气压焊以及水平钢筋窄间隙电弧焊等多种，其中电渣压力焊于20世纪80年代开始在我国推广应用，一度曾成为我国粗直径钢筋焊接连接中应用最广的一种方法，但其受到很多限制。例如，我国《混凝土结构设计规范》（GB10-89）规定，就作了许多限制性规定，这些严格的限制，特别是在框架梁、柱节点区部位，为满足锚固长度的要求，节点区内的给筋密集、重叠，造成无法施焊，给施工造成很大的困难，混凝土的浇筑质量也难以保证，因此，采用克服上述弊端的连接方法势在必行。

2.钢筋机械连接方式

钢筋机械连接是通过连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递到另一根钢筋的连接方法。至今国内已有锥螺纹连接、镦粗直螺纹钢筋连接、冷挤压套筒连接、钢筋滚压直螺纹连接等多种形式。由于钢筋机械连接方式不受化学成分、可焊性和气候等的影响，接头强度高、质量稳定、操作简便、施工速度快，将逐步取代其它的粗钢筋连接方式，成为今后的发展方向。

2.1锥螺纹连接

锥螺纹连接是在两根钢筋的端部切削成锥螺纹，然后用内部也有锥螺纹的连接套筒把两根钢筋连接起来，由于要在钢筋端部切削螺纹，削弱了钢筋的面积，因而接头的强度将低于钢筋本身的强度。

2.2镦粗直螺纹钢筋连接

镦粗直螺纹钢筋连接主要工艺是用镦粗机把钢筋两端冷镦粗，然后用套丝机切削螺纹，再用螺纹套筒把两根钢筋连接起来。由于是先镦粗后再切削螺纹，螺纹的内径略大于钢筋母材的强度，所以常称之为等强度钢筋接头，这种接头的缺点是：现场两台机器（镦粗机和套丝机）需要的操作人员多，工效较低；接头价格高。

2.3冷挤压套筒连接

冷挤压套筒连接是用一个内径略大于钢筋直径的钢套筒把两根钢筋端部套起来，在钢套筒外面施加起高压力，使钢套筒变形，钢套筒和钢表面的凸助互相咬合起来，从而形成钢筋的连接。冷挤压套筒接头的强度比较高，接头强度可以超过钢筋本身的强度。

2.4钢筋滚压直螺纹连接

钢筋滚压直螺纹连接是最新的钢筋机械连接方法，这种连接方法是用滚丝机将钢筋端滚出螺纹后，用螺纹套筒把两根钢筋连接起来。由于滚压直螺纹时材料的塑性变形量小，变形仅在钢筋表面小范围内，母材内部没有变化，并且螺纹底径的增加和材料的硬化，使接头的强度大于母材，因而接头性能可靠。经国家建筑工程质量监督监测，接头各项性能指标均能达到《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003A级标准。我们不难看出由于套筒挤压连接和滚压直螺纹机械的边接强度大于母材，因此成为很有发展潜力的两种机械连接方式。

3.套筒挤压连接的性能特点

由于套筒挤压连接接头的优异的力学性能及方便可靠的施工方法被建设部、国家科委列为“八五”、“九五”期间新技术重点推广项目。套筒挤压连接接头适用于各种规格和各种强度等级的带肋钢筋和余热处理钢筋。套筒挤压连接接头与传统的钢筋连接方式相比，有以下主要特点：

（1）接头强度高、性能可靠，能够承受高应力反复挤压荷、载及疲劳荷载。接头的强度、刚度、韧性及残余变形量均达到最高等级接头性能的要求，优于线材钢筋因此受拉钢筋允许接头率高于其他形式接头，甚至在某些部位，接头百分率达100%。

（2）操作方便，工人经培训后可上岗操作。钢筋挤压连接接头施工工艺简单，设备操作容易、方便，接头质量控制也很直观。

（3）连接无明火，操作不受环境气候影响挤压设备为滚压机械设备。施工时，在环境温度下，钢套筒进行冷挤压，不生高温也没有明火，完全不受周围环境影响。

（4）节约能源。挤压连接设备的动力为小功率三相电机，耗电量小，节约能源。并且施工无需配备大容量力设备，减少了现场设备投资。

（5）可焊与不可焊钢筋均可连接，可不受连接钢筋的品种、规格限制。

（6）接头检验方便。通过外观检查挤压道数的测量压痕处直径即可判定接头质量，现场机械性能抽样数量仅为0.6%。（焊接接头中闪光对焊及气压焊抽样数量为2%，其余焊接方式均为1%）节省检验试验费用，以及质量控制费用。现场抽样检验合格率可达100%。

（7）施工速度快。无需对钢筋端部特别处理。在接头百分率不受限制的结构中，甚至无需钢筋定尺下料工序，大大减少钢筋加工量，节省钢筋及人工费用。

4.钢筋滚压直螺纹连接的性能特点

钢筋滚压直螺纹连接新技术能充分发挥Ⅱ、Ⅲ级钢筋的强度，并且可以连接不同直径钢筋，对中性好，无明火作业，节约钢材，提高施工速度，具有环保意义。滚压直螺纹接头达到了《钢筋机械连接通用技术规程》（JG/T3057-1998）局部修订中的SA级标准，局部将不受《混凝土结构设计规范》中钢筋接头位置和接头百分率的限制而且与其他钢筋技术比较在经济效益方面有着明显的优势。适用于Ф16—Ф40mmHRB335和HRB400钢筋全方位联接。

钢筋滚压直螺纹的优点：

（1）强度高、性能优，强度优于母材，局部将不受钢筋接头位置和接百分率限制。

（2）施工工艺简单、方便、工人操作要求低，施工质量有保证，不受天气影响，可全天候作业。

（3）可以用来连接不同直径钢筋，不受钢筋规格、品种的限制，尤其结焊性差的钢材更能发挥其优势。

（4）因为钢筋连接采用套筒连接，套筒为机械加工而成，故质量稳定，接头可保证安全可靠，合格率可达100%。可同时运用于现浇及预制，适应性特别广泛。

（5）由于采用机械滚压加工，无环境污染，没有明火作业，减少了施工防火措施。

（6）工效方面提高明显，比电弧焊提高9倍，比电渣压力焊提高工效4倍，比冷挤压提高2.5倍。

（7）节约了大量钢筋和能源。直螺纹连接只占电弧焊接头用最的1/50。电渣压力焊的1/20，同时还可节约大量的焊条、焊药、乙炔等，并且随着工艺的大面积推广，其成本随之下降，综合经济效益会更明显。

（8）施工速度快。钢筋套丝可以提前加工，加工后到现场拼装，无需对钢筋端部特别处理。在接头百分率不受限制的结构中，甚至无需钢筋定尺下料工序，大大减少钢筋用量，节省钢筋及人工费用并且提高施工速度。

我公司在办公住宅楼工程施工中，在新老工艺对比、工期及成本考察论证后，决定采用钢筋滚压直螺纹连接。在与汛期争分秒的情况下提高了工作效率，使钢筋施工工期提前16天，给确保工程工期奠定了坚固基础；套筒与钢筋搭接相比直接经济效益节约25万元；在现场监督抽查检查中工程质量也达到预期效果合格率百分之百，收到了良好的社会效益。这种有着优良受力性能和良好综合效益的接头新技术将会在建筑工程各个领域得到广泛的推广和使用。