李智斌，趙 杰，邵康節(jié)，吳廣彬

(1.國家建筑工程技術(shù)研究中心，北京 100013； 2.中國建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013)

1 鋼筋機(jī)械連接技術(shù)

目前，我國常見的鋼筋機(jī)械連接接頭包括帶肋鋼筋套筒擠壓接頭、鐓粗直螺紋接頭、滾軋直螺紋接頭、套筒灌漿連接接頭等，如圖1～4所示。由于鋼筋機(jī)械連接技術(shù)具有性能優(yōu)異、施工便捷、節(jié)能減排等優(yōu)勢，已得到廣泛應(yīng)用。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，主要采用鐓粗直螺紋接頭和滾軋直螺紋接頭。在裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，相鄰預(yù)制構(gòu)件鋼筋連接主要采用套筒灌漿連接接頭或漿錨搭接接頭。近年來，隨著新材料的發(fā)展和特種工程需求的提高，新的連接技術(shù)不斷涌現(xiàn)，如不銹鋼鋼筋機(jī)械連接技術(shù)、核電工程抗飛機(jī)撞擊用鋼筋機(jī)械連接技術(shù)、耐低溫鋼筋機(jī)械連接技術(shù)等。

圖1 帶肋鋼筋套筒擠壓接頭

圖2 鐓粗直螺紋接頭

圖3 滾軋直螺紋接頭

圖4 套筒灌漿連接接頭

1987年，北京中央電視塔工程率先采用帶肋鋼筋套筒擠壓接頭，開啟了我國鋼筋機(jī)械連接技術(shù)工程應(yīng)用的先河。隨著技術(shù)的發(fā)展，我國相繼自主研發(fā)了錐螺紋接頭、熔融金屬充填技術(shù)、鐓粗直螺紋接頭、滾軋直螺紋接頭和套筒灌漿連接技術(shù)等，并應(yīng)用于港珠澳大橋、杭州灣跨海大橋、三門核電站、海陽核電站、陸豐核電站、昌江核電站、田灣核電站、三峽水電站、溪洛渡水電站、烏東德水電站、龍羊峽水電站等重大項(xiàng)目中，應(yīng)用范圍與數(shù)量均為國際領(lǐng)先。近年來，我國鋼筋機(jī)械連接與錨固行業(yè)積極參與海外市場競爭，并不斷取得佳績，應(yīng)用我國鋼筋機(jī)械連接技術(shù)的海外標(biāo)志性工程包括印度塔、俄羅斯聯(lián)邦大廈、墨西哥Torre Reforma大廈、馬來西亞檳城二橋、印度尼西亞泗水-馬都拉大橋、阿爾及利亞巴哈吉體育場等。值得一提的是，在港珠澳大橋和漳州華龍一號核電工程建設(shè)中，我國科研人員通過刻苦攻關(guān)，分別實(shí)破了不銹鋼鋼筋機(jī)械連接技術(shù)、抗飛機(jī)撞擊用鋼筋機(jī)械連接技術(shù)長期被國外公司壟斷狀況，解決了工程建設(shè)“卡脖子”問題。

我國在鐓粗、滾軋直螺紋接頭加工設(shè)備、工藝等方面取得較多創(chuàng)新成果，如我國鐓粗直螺紋接頭加工設(shè)備質(zhì)量及體積僅為國外的1/4～1/3，方便施工現(xiàn)場使用，在國際市場中具有較強(qiáng)競爭力；滾軋直螺紋接頭加工設(shè)備增加端部整形和倒角裝置，有效改善了鋼筋接頭殘余變形性能，降低了設(shè)備配件損耗；與鋼筋端部螺紋接頭加工配套的鋼筋切斷設(shè)備逐步由單根切斷的簡易設(shè)備發(fā)展為具備自動定尺成排鋸切下料或圓弧刀下料的自動化生產(chǎn)線設(shè)備，效率倍增。

我國科研人員在開發(fā)鋼筋機(jī)械連接新技術(shù)、新產(chǎn)品的同時，對制定和完善鋼筋機(jī)械連接技術(shù)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)開展了大量工作。1996年，我國第1部鋼筋機(jī)械連接通用性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 107—96《鋼筋機(jī)械連接通用技術(shù)規(guī)程》發(fā)布實(shí)施，對于提高接頭質(zhì)量、規(guī)范技術(shù)管理具有重大意義。2003，2010，2016年分別對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂完善，對于不斷引領(lǐng)和指導(dǎo)行業(yè)發(fā)展起到重大作用。2013年，產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T 163—2013《鋼筋機(jī)械連接用套筒》發(fā)布實(shí)施，完善了我國鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)范體系，對規(guī)范鋼筋機(jī)械連接用套筒設(shè)計(jì)、制作與應(yīng)用等起到重要作用。近年來，隨著我國裝配式建筑的發(fā)展，自主研發(fā)的套筒灌漿連接接頭在工程中得到廣泛應(yīng)用，配套的標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)發(fā)布實(shí)施，包括JGJ 355—2015《鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、JG/T 398—2019《鋼筋連接用灌漿套筒》、JG/T 408—2019《鋼筋連接用套筒灌漿料》、T/CCIAT 0004—2019《鋼筋套筒灌漿連接施工技術(shù)規(guī)程》等。除上述現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)外，我國還發(fā)布實(shí)施過JGJ 108—96《帶肋鋼筋套筒擠壓連接技術(shù)規(guī)程》、JGJ 109—96《鋼筋錐螺紋接頭技術(shù)規(guī)程》、JG/T 3057—1999《鐓粗直螺紋鋼筋接頭》、JG/T 163—2004《滾軋直螺紋鋼筋連接接頭》等，雖然這些標(biāo)準(zhǔn)已廢止，但在一定時期內(nèi)其對各類鋼筋機(jī)械連接接頭的應(yīng)用起到了重要指導(dǎo)作用。

我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對于鋼筋機(jī)械連接接頭性能的部分要求高于國際標(biāo)準(zhǔn)，這為我國產(chǎn)品進(jìn)入國際市場奠定了基礎(chǔ)。我國參與編制了ISO 15835-1∶2018《Steels for the reinforcement of concrete—Reinforcement couplers for mechanical splices of bars—Part 1: Requirements》，ISO 15835-2∶2018《Steels for the reinforcement of concrete—Reinforcement couplers for mechanical splices of bars—Part 2: Test methods》，ISO 15835-3∶2018《Steels for the reinforcement of concrete—Reinforcement couplers for mechanical splices of bars—Part 3: Conformity assessment scheme》，并發(fā)揮重要作用，如我國技術(shù)規(guī)程中給出的鋼筋接頭反復(fù)拉壓性能被上述標(biāo)準(zhǔn)采納，作為鋼筋接頭抗震性能要求外的附加性能要求。

2 鋼筋機(jī)械錨固技術(shù)

近年來，我國鋼筋機(jī)械錨固技術(shù)發(fā)展迅速，以鋼筋錨固板為代表的新型機(jī)械錨固裝置得到廣泛應(yīng)用，為工程界解決鋼筋錨固問題提供解決方案。螺紋連接鋼筋錨固板和摩擦焊接鋼筋錨固板分別如圖5，6所示，其錨固性能良好，可節(jié)約錨固用材，方便施工，解決鋼筋排布密集問題，加快鋼筋工程施工速度，提高鋼筋工程質(zhì)量。

圖5 螺紋連接鋼筋錨固板

圖6 摩擦焊接鋼筋錨固板

1988年起，我國陸續(xù)開展了2批鋼筋機(jī)械錨固技術(shù)系統(tǒng)試驗(yàn)研究，成為GB 50010—2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)鋼筋機(jī)械錨固規(guī)定的主要試驗(yàn)依據(jù)。2004年起，開展了螺帽墊板合一的新型鋼筋機(jī)械錨固措施研發(fā)試驗(yàn)。2007年，螺紋連接鋼筋錨固板技術(shù)正式面向市場。GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》采納了鋼筋錨固板最新研究成果，且JGJ 256—2011《鋼筋錨固板應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、17G345《鋼筋錨固板應(yīng)用構(gòu)造》等陸續(xù)發(fā)布實(shí)施，便于廣大設(shè)計(jì)人員和施工人員更快、更好地掌握與應(yīng)用鋼筋錨固板技術(shù)。鋼筋機(jī)械錨固技術(shù)被連續(xù)列入2010,2017年版《建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)》。

目前，我國新型螺紋連接鋼筋錨固板技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，已處于國際領(lǐng)先水平，且隨著工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，該技術(shù)日趨完善，并在三門核電站建設(shè)中首次取代美國公司同類產(chǎn)品，已應(yīng)用于海陽、陸豐、昌江、方家山、福清、三澳、漳州等大批核電站中。其他典型工程應(yīng)用包括白溝國際箱包交易中心、海南大廈、鄂爾多斯體育場等，均取得良好應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)效益。在港珠澳大橋、深中通道、大連灣海底隧道等交通建設(shè)領(lǐng)域工程中，摩擦焊接鋼筋錨固板得到了大規(guī)模應(yīng)用。

3 存在的問題與建議

3.1 對套筒高溫后力學(xué)性能的關(guān)注不夠

目前，為降低生產(chǎn)成本，部分套筒生產(chǎn)廠家采用專用加工設(shè)備，利用Q235，ML08AL，50BV30等原材料經(jīng)多次沖壓冷加工得到套筒毛坯，并加工內(nèi)螺紋制成冷作強(qiáng)化直螺紋套筒成品。但有關(guān)試驗(yàn)表明，冷作強(qiáng)化直螺紋套筒高溫后極限抗拉強(qiáng)度降低甚至直線下降，給工程建設(shè)帶來極大安全隱患，應(yīng)給予充分關(guān)注。冷作強(qiáng)化直螺紋套筒設(shè)計(jì)與生產(chǎn)應(yīng)嚴(yán)格遵守《鋼筋機(jī)械連接用套筒》的相關(guān)規(guī)定，不應(yīng)利用經(jīng)冷加工提高的強(qiáng)度減少套筒橫截面面積。套筒生產(chǎn)廠家在加強(qiáng)創(chuàng)新、降低生產(chǎn)成本的同時，應(yīng)充分關(guān)注套筒高溫后力學(xué)性能變化。進(jìn)行鋼筋機(jī)械連接產(chǎn)品定型設(shè)計(jì)時，應(yīng)考慮產(chǎn)品防火性能。使用方應(yīng)對套筒原材料引起足夠重視，按照《鋼筋機(jī)械連接用套筒》的相關(guān)規(guī)定，加強(qiáng)對套筒原材料來源、加工工藝的追溯。在有耐火要求的情況下，需增加套筒入場防火性能檢驗(yàn)。建議修訂JGJ 107—2016《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》時增加對鋼筋接頭防火性能的要求。

3.2 采用非標(biāo)套筒

長期以來，直螺紋套筒內(nèi)螺紋采用60°牙型角，符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)及國際通行牙型角度設(shè)計(jì)要求。但近年來，為降低直螺紋套筒加工成本，部分生產(chǎn)廠家采用70°，75°等非標(biāo)準(zhǔn)牙型角度，內(nèi)螺紋設(shè)計(jì)、加工與檢驗(yàn)均缺乏有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，螺紋檢具本應(yīng)由具備資質(zhì)的量具刃具廠家生產(chǎn)，而目前套筒生產(chǎn)廠家自制螺紋檢具，易造成質(zhì)量管理失控。值得注意的是，《鋼筋機(jī)械連接用套筒》附錄A建議的鋼筋機(jī)械連接用直螺紋套筒最小尺寸參數(shù)是指套筒原材料力學(xué)性能不低于GB/T 699—2015《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》中45號鋼的相關(guān)要求，當(dāng)采用60°牙型角且生產(chǎn)廠家具有良好質(zhì)量控制水平時，直螺紋套筒可選用最小尺寸。然而，部分生產(chǎn)廠家在原材料未采用45號鋼的情況下，采用冷加工工藝成型套筒時，未分析具體情況，一律不進(jìn)行退火處理，且進(jìn)行套筒設(shè)計(jì)時利用經(jīng)冷加工提高的強(qiáng)度減少套筒橫截面面積；部分生產(chǎn)廠家采用非60°牙型角時，仍機(jī)械地采用《鋼筋機(jī)械連接用套筒》附錄A建議的最小尺寸。對于上述非標(biāo)套筒情況，工程界應(yīng)給予充分關(guān)注，并加強(qiáng)管理。

3.3 忽略接頭性能

近年來，工程應(yīng)用需求不斷變化，要求鋼筋具有更高強(qiáng)度、可整體連接、方便預(yù)制構(gòu)件連接等，使新型鋼筋機(jī)械連接套筒或裝置不斷涌現(xiàn)。部分產(chǎn)品開發(fā)者僅考慮鋼筋接頭抗拉強(qiáng)度和操作性要求，忽略《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)程》對變形、保護(hù)層厚度、同一連接區(qū)段內(nèi)鋼筋機(jī)械連接接頭面積百分率等要求。另外，接頭防火、抗疲勞、低溫性能等常被忽略，部分產(chǎn)品型式檢驗(yàn)與實(shí)際工程應(yīng)用場合不符，給工程質(zhì)量造成極大隱患。為此，進(jìn)行國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂時，應(yīng)對上述問題予以重視，產(chǎn)品開發(fā)者和應(yīng)用者應(yīng)牢固樹立遵守標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)定的意識。

4 展望

目前，我國大力提倡建筑工業(yè)化和智能建造，這是我國建筑業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。鋼筋機(jī)械連接與錨固行業(yè)應(yīng)順勢而為，在基于技術(shù)質(zhì)量的前提下，繼續(xù)開拓創(chuàng)新。在此，提出以下展望。

1)提高鋼筋機(jī)械連接與錨固行業(yè)工業(yè)化與智能化生產(chǎn)制作水平，節(jié)約勞動力，降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

2)進(jìn)一步開發(fā)與完善鋼筋籠、鋼筋網(wǎng)片、鋼筋骨架等整體鋼筋機(jī)械連接技術(shù)，提高我國鋼筋工程施工效率與工業(yè)化建造水平。

3)提高鋼筋螺紋加工設(shè)備生產(chǎn)效率，以實(shí)現(xiàn)鋼筋螺紋自動化生產(chǎn)加工。

4)提高鋼筋套筒灌漿連接接頭質(zhì)量，鼓勵組建專業(yè)化灌漿施工隊(duì)伍，建立科學(xué)的灌漿施工與質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)督體系。

5)進(jìn)一步發(fā)展螺紋連接、摩擦焊接鋼筋錨固板產(chǎn)品與技術(shù)，研究和完善鋼筋錨固板應(yīng)用技術(shù)條件，消除技術(shù)障礙，進(jìn)一步擴(kuò)大工程應(yīng)用。

6)完善500MPa級并研發(fā)600MPa級鋼筋機(jī)械連接與錨固技術(shù)，以適應(yīng)更高強(qiáng)度鋼筋的發(fā)展與應(yīng)用。

7)修訂或制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完善標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范和促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。