摘要：钢筋连接技术快速可靠,是提高建筑施工质量和效率的关键技术之一。钢筋绑扎搭接、钢筋焊接、钢筋机械连接是目前常用的三类钢筋连接技术。随着建筑业的快速发展,钢筋连接技术得到了前所未有的关注,同时也对钢筋连接技术提出了新的要求。文章基于钢筋连接技术的研究现状,分析了钢筋连接技术的研究进展,展望了新型钢筋连接方式的发展方向。
关键词：钢筋；连接；机械连接；
引言
随着建筑业的发展,特别是高层建筑的飞速发展,在建筑工程中钢筋已经成为建筑结构的主要支撑,由于受到生产、运输等的限制,许多钢筋不可能按全长提供,快速可靠的钢筋连接技术也成为提高建筑施工质量和效率的关键技术之一。
钢筋连接技术是预制装配式混凝土结构的关键技术之一,可靠的连接是保证结构整体性和抗震能力的关键。据国内专家对日本预制装配式结构的调查结果显示,其装配式结构中墙内竖向和水平分布钢筋在接缝处并不是每根均进行连接,而是即仅将少量粗钢筋进行连接,多数分布细钢筋不进行连接,而目前我国装配式剪力墙几个试点项目中也采用此钢筋连接方式,清华大学、哈尔滨工业大学等单位对其中粗钢筋连接进行了大量研究。经过对大量相关文献的搜集与整理,装配式混凝土结构中钢筋连接主要采用套筒连接、浆锚连接和机械连接3种方式。
1套筒连接
套筒连接技术是将连接钢筋插入带有凹凸槽的高强套筒内,然后注入高强灌浆料,硬化后将钢筋和套筒牢固结合在一起形成整体,通过套筒内侧的凹凸槽和变形钢筋的凹凸纹之间的灌浆料来传力。
套筒连接技术在美国和日本的应用广泛,1970年美国结构工程师Yee博士发明了NMB连结套筒技术,当时连接套筒是锥形的(如图1所示),并获得专利。并将这种技术应用于一栋38层的AlaMoana旅馆(檀香山)建筑中,用于连接预制混凝土柱。1
该套筒连接分为Y型(屈服强度型:承载力可达钢筋屈服强度的125%)和U型(极限强度型:可达钢筋极限强度),屈服点大于420MPa,抗拉强度大于600MPa,延伸率大于6%,实现了钢筋的可靠连接,并用于装配式大板结构和框架结构中。
该专利在1972年被日本一家公司购买,后经过大量研究和改进,于1986年发明了X型连接套筒,在北美和日本应用广泛。最新的套筒连接是将套筒一端的连接钢筋在预制厂通过螺纹完成机械连接[41],另一端钢筋在现场通过灌浆连接,如图5所示。对套筒连接的试验研究包括套筒应力－应变关系,循环张拉的疲劳性能,钢筋偏位、灌浆料扰动对连接性能的影响等问题。
钱稼茹等采用日东工业生产的D－16套筒,对预制剪力墙的竖向钢筋进行连接,与现浇剪力墙对比进行抗震性能试验研究。结果表明:采用此套筒连接的剪力墙能够有效传递竖向钢筋应力,破坏形态和现浇试件的相同。
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2浆锚连接
浆锚连接技术,又称为间接锚固或间接搭接,是将搭接钢筋拉开一定距离后进行搭接的方式,连接钢筋的拉力通过剪力传递给灌浆料,再通过剪力传递到灌浆料和周围混凝土之间的界面上去。
姜洪斌提出了插入式预留孔灌浆钢筋搭接连接方法,如图3(a)所示,并获得专利,该方法施工简单,省去了钢筋焊接或国外套筒连接等复杂的连接方式,并通过81个钢筋锚固试件、108个钢筋搭接试件研究其承载力及影响因素。试验及讨论结果表明,插入式预留孔灌浆钢筋搭接连接方法是一种连接可靠、方便施工、价格低廉的适合于预制混凝土结构的钢筋连接方法。赵培针对该方法,进行了不同配箍率对钢筋搭接长度影响的试验研究,涉及钢筋直径尺寸有12mm、16mm、20mm,共123个试件。结果表明,对搭接钢筋配置螺旋箍筋约束,可以有效降低搭接长度。
钱稼茹等进行了4片预制剪力墙的抗震性能试验,其中竖向钢筋采用留洞浆锚、间接搭接的连接方式。试验结果表明,该搭接方式能够有效传递钢筋应力,钢筋受拉屈服,混凝土受压破坏,滞回曲线饱满。钢筋搭接试件如图3(b)所示。3
3机械连接
机械连接技术是通过钢筋与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至另一根钢筋的连接方法。据日本焊接学会调查,目前钢筋连接方法已有64种,其中60%是机械连接法。从20世纪80年代我国开始对钢筋机械连接的研究,常用的钢筋机械接头有套筒挤压接头、锥螺纹接头、镦粗直螺纹接头熔融金属充填接头等,在我国最新规范——《钢筋机械连接技术规程》(JGJ107－2010)均有对相关连接方法及参数的规定。美国ERICO公司是一家世界级的钢筋连接设计和生产公司,其钢筋连接方法被广泛应用于建筑结构中,代表性的几种钢筋机械连接方法如图4所示。4
4展望
钢筋机械连接技术,克服了钢筋绑扎技术中需要钢筋一定的搭接长度而浪费钢筋的弊端,避免了钢筋焊接技术中出现的由于电压不稳定或焊工技术差的原因而导致的钢筋烧伤或咬伤、焊缝不饱满、焊接质量不稳定等缺陷的产生。机械连接技术是将成熟螺纹技术与套筒技术结合起来运用的一种连接技术,具有接头强度高、施工工期短、可操作性强的特点。直螺纹连接是20世纪90年代钢筋连接的国际最新潮流,不仅接头质量稳定可靠,连接强度高,接头质量稳定,而且又有锥螺纹接头施工方便、速度快的特点,因此直螺纹连接技术的出现是钢筋连接技术发展的质的飞跃。
钢筋连接方法的选用与新型钢筋连接方式的发展方向为:(1)不同的钢筋连接方法有不同的特点,在应用时,应根据情况选用。(2)随着劳动力资源的短缺,人工费大幅上升。目前在我国建筑行业普遍采用的手工绑扎钢筋的操作方式必将被淘汰。(3)钢筋不同的连接方式,其质量、效率等都不相同,机械连接具有连接质量可靠、符合绿色环保要求,机械连接特别是钢筋滚压直螺纹连接技术将是今后一段时间发展和应用的主要方式。(4)省时、环保的新型连接方式是今后需要进一步研究与发展的方向。
参考文献
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[2]夏念恩,谭正清.如何在建筑工程中合理选用钢筋连接类型[J].四川建材,2010,3(155):301-302.
[3]钟文海.钢筋连接套筒锁套的抗变形性能试验研究[J].建筑机械化,2010(6):74-75.
[4]吴国栋.钢筋连接技术在建筑施工中的应用[J].工业建设与设计,2003(12):52-54.
论文作者:邓俊灵
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第04期
论文发表时间:2019/6/21
标签：钢筋论文; 套筒论文; 技术论文; 机械论文; 方式论文; 螺纹论文; 方法论文; 《工程管理前沿》2019年第04期论文;