竖向钢筋范文

竖向钢筋范文（精选4篇）

竖向钢筋 第1篇

1 焊接原理

焊接原理与传统的电渣压力焊相同,即借助被焊接钢筋端部结合处所置的铁丝球,在通电后形成的电弧,熔化焊剂而获得2 000 ℃以上高温熔渣,将被焊接钢筋端头均匀熔化,再经挤压形成焊接接头。在焊接过程中钢筋的上提和下压靠人工控制,电源接通和焊接时间则靠自动控制。

焊接过程:接通电路产生电弧和弧丝,随后周围的焊剂和钢筋端部迅速熔化形成渣池,电渣池温度在1 500 ℃～2 000 ℃左右,旋转把手,将上钢筋缓慢送下。待上下两钢筋的端部熔化至一定程度时,附近钢筋也达到热塑性状态,此时立即旋转把手,使上筋突然下落,挤出渣池全部熔渣和液态金属,形成一圈凸出的光亮的焊接接头。

2 焊接前的准备工作

2.1 设备

1)焊接机头:LDZ-3-36专用机头,包括夹具、操作杆及监控仪表等。

2)控制箱:专用控制箱,可供电渣焊和电弧焊两用。

3)装焊剂的铁铲。

2.2 材料

1)焊剂:

要求颗粒度较细,使其具有良好的密实度,保证能较好地支托熔化金属,使焊缝的成型良好,为此采用埋弧焊431焊剂。焊剂要避免受潮,因为潮湿焊剂在高温作用下产生蒸汽,会使焊缝产生气孔现象。受潮焊剂必须在焊前按规定要求烘烤。施焊中尚未烧结成块的焊剂可与新焊剂混合后再次使用。

2)铁丝球用来引燃电弧,铁丝球的材料可用绑扎钢筋的退火铁丝,直径0.5

mm～1 mm,球径不小于1 cm,球的每一层缠绕方向应互相垂直交叉。

3)钢筋:

直径在16 mm～32 mm的Ⅰ级,Ⅱ级,Ⅲ级钢筋。

2.3 钢筋端头的处理

钢筋可采用一般切断机下料,端头允许稍有马蹄形或不平。

2.4 焊接电源

三相整流电或单项交流电均可。

3 焊接工艺流程

1)将夹具夹紧上下钢筋,并保持同心度。

2)在上下钢筋端面之间安放铁丝球。

3)关闭焊剂漏斗,并将焊剂灌满。

4)接通电源,引燃电弧,形成渣池。

5)将上钢筋缓缓下压电弧熄灭,渣池电流加大,渣池升温至2 000 ℃以上。

6)钢筋熔化达一定量时,加力挤压,将熔化的金属和熔渣从结合部挤出。

7)切断电源,拔下插头,取下夹具,清理残渣。

4 操作要点

1)检查夹具是否同心、灵活。

2)钢筋端部10 cm左右的铁锈、油污等用钢刷除去。

3)上下钢筋要对齐,轴线偏移量小于0.1d,或小于2 mm。

4)将电源、电焊机、控制箱、焊枪、焊接电缆和控制电缆连接好。

5)调整电焊机电流调节装置,使其为所需数值。

6)闭合回路、引弧:通过操纵杆或操纵盒上的开关,先后接通焊机的焊接电流回路。

7)电弧过程:引燃电弧后,应控制电压值。借助操纵杆使上下钢筋端面之间保持一定的间距,进行电弧过程的延时,使焊剂不断熔化而形成必要深度的渣池。

8)电渣过程:随后逐渐下送钢筋,使上钢筋端部插入渣池,电弧熄灭,进入电渣过程的延时,使钢筋全断面加速熔化。

9)接头焊毕,应停歇20 s～30 s后(在寒冷地区施焊时,停歇时间应适当延长),才可回收焊剂和卸下焊接夹具。

5 应注意的质量问题

1)在钢筋电渣压力焊操作过程中,应重视焊接全过程中的任何一个环节。接头部位应清理干净;钢筋安装应上下同心;夹具紧固,严防晃动;引弧过程,力求可靠;电弧过程,延时充分;电渣过程,短而稳定;挤压过程,压力适当。

2)钢筋的规格,焊接接头的位置,同一区段内的接头钢筋面积的百分比,必须符合设计要求和施工规范的规定。

3)按规定要求烘焙焊剂、清除钢筋焊接部位的铁锈、保证被焊处在焊剂中的埋入深度,以避免气孔的出现。

4)为避免弯折,焊接前矫直钢筋端部并避免焊后过快卸夹具。

5)电渣压力焊可在负温条件下进行,但当环境温度低于-20 ℃时,则不宜进行施焊。

6)雨天、雪天不宜进行施焊,必须施焊时,应采取有效的遮蔽措施。焊后未冷却的接头,应避免碰到冰雪。

6 应用效果

通过对几个转运站工程的统计,约焊接5万个接头,焊接质量均达到JGJ 2003钢筋焊接及验收规程的要求。

其优点有以下几个方面:

1)焊接速度快。

由于焊接时采用多机头流水作业法,大大提高了焊接效率。包括辅助时间在内,平均2 min焊1个接头。焊接效率比电弧焊提高5倍～6倍,比气压焊提高1倍。

2)节约钢材。

柱钢筋一般采用直径20 mm～32 mm的钢筋,按35d～45d搭接计算,1个接头就要耗用1 m长左右,4 kg～7 kg钢筋。用电渣压力焊取代绑扎接头,平均节约钢材30%左右。

3)节约资金。

以直径32 mm的钢筋接头为例,每个电渣压力焊接头的成本相当于气压焊的40%,绑条焊的13%,绑扎接头的10%。上述几个工程5万个电渣压力焊接头,与绑扎接头相比共节约钢材270 t,折合资金约86万元。

4)节约电能。

电渣压力焊所用电流虽比电弧焊高约4倍,但其通电时间仅为电弧焊的5%,因此电渣压力焊的耗电量仅为电弧焊的20%。

5)消除了虚焊现象,焊接质量可靠。

钢筋对焊最大的隐患是虚焊。电渣焊属熔化焊接,如有脏物或氧化物,挤压时将随熔化金属一起被挤出结合面,即使有极少数残留,也是呈分散状的小颗粒,对焊口的结合强度无明显影响,因而电渣压力焊不会产生虚焊。

总之,竖向电渣压力焊是一种综合效益极好的技术,应在框架结构竖向钢筋连接中大力推行。

参考文献

[1]JGJ 2003,钢筋焊接及验收规程[S].

竖向钢筋 第2篇

预制混凝土剪力墙结构是指其大部分构件如墙板、楼板等在工厂预制, 然后运到工程现场进行现场拼装而成的结构, 非常适合于多高层住宅建筑。该结构形式的一项关键技术是预制剪力墙板块之间的竖向连接。根据竖向传力是否借助于现浇混凝土或现浇灰浆等流塑性材料来协助完成, 可将预制剪力墙板块的竖向连接分为湿式连接和干式连接两种形式。湿式连接主要包括:现浇带连接、套筒灌浆连接和预留孔灌浆搭接;干式连接主要包括:螺栓连接、后张预应力连接、键槽连接、Wall Shoes连接[5]。我国在干式连接方面开展的研究相对较少, 工程应用也很少;在湿式连接方面开展的研究相对较多, 工程应用也很多, 且JGJ 1—2014装配式混凝土结构技术规程也增加了钢筋套筒灌浆连接和灌浆搭接连接技术要求。因此, 本文将主要介绍预制混凝土剪力墙结构钢筋套筒灌浆连接和预留孔灌浆搭接的竖向湿连接技术。

1 钢筋套筒灌浆连接

1.1 组成与连接方法

1960年后期, 美国结构工程博士Alfred A.Yee发明了该连接技术, 并首次在38层阿拉莫阿纳酒店的预制柱钢筋续接 (檀香山、夏威夷) 中应用, 开创了柱续接的刚性接头[6]。当时的套筒如图1[7]所示, 是锥形的, 此种套筒只能进行竖向钢筋的连接, 且只能采用自重法灌浆。所谓自重法灌浆, 是指将套筒预埋在构件的上端, 接头钢筋布置在构件的下端, 构件连接时, 先向下层构件套筒内注入灰浆, 再将上层构件的接头钢筋插入套筒灰浆内, 如图2a) [8]所示。1973年, 这种技术被日本的Nisso Master Builders (NMB) 公司介绍到了日本, 此后的若干年内, 日本和北美的技术人员对这种连接套筒进行了大量的改进, 如:增加了灌浆孔和排浆孔, 套筒的灌浆通过压力进行等。目前的套筒灌浆连接的实物如图3[7]所示, 构造如图4[9]所示, 主要分为全灌浆接头和半灌浆接头两种形式。全灌浆接头是指套筒两端钢筋均通过灰浆与套筒连接的形式;半灌浆接头是指套筒一端通过灰浆连接钢筋, 另一端通过直螺纹等方式连接钢筋。其中, 全灌浆接头应用较广, 该接头的竖向连接既可采用自重法灌浆, 又可以采用泵送法灌浆。所谓泵送法灌浆, 是指将套筒预埋在构件的下端, 接头钢筋布置在构件的上端, 构件连接时, 先将下层构件的接头钢筋插入上层构件的套筒内, 再通过套筒的下端注入口将灰浆注入套筒内, 直至上端排浆孔出浆, 然后堵塞上下口, 如图2b) [8]和图5[10]所示。由于泵送法灌浆连接质量易于保证, 目前主要采用这种方法。

1.2 套筒细部构造与材料性能要求

如图6[10]所示, 套筒的细部构造参数主要包括:总长度L、壁厚t、预制端开口直径D1、装配端开口直径D2, 以及灌浆孔和排浆孔位置等。在全套筒灌浆接头预制端还设有封浆橡胶环, 以防止构件预制时混凝土渗入套筒。套筒内部设有剪力键, 以增强灌浆料与套筒之间的粘结咬合力。套筒内部设置的钢筋限位挡板, 用于保证钢筋伸入套筒的长度。套筒构造及两端钢筋锚固长度L1, L2与连接钢筋的直径、强度、外形以及灌浆料性能、施工偏差要求等因素有关, 需要由产品形式检验试验确定。

为了使套筒灌浆连接能够有效传递钢筋应力, 确保连接质量, 该连接技术对套筒及灌浆料的性能有着特殊的要求。套筒一般采用球墨铸铁制造而成。对套筒钢材的性能要求为:屈服点大于420 MPa, 抗拉强度大于600 MPa, 延伸率大于6%[11]。灌浆料一般由水泥、膨胀剂、细骨料、高性能外加剂等组成。对灌浆料的要求为:早强、高强性, 常温 (20℃) 下1 d抗压强度可达到25 MPa, 28 d抗压强度可达70 MPa以上;高粘性, 常温 (20℃) 下, 与钢筋的粘结强度养护至28 d时可达23 MPa;无收缩性;大流动性;性能稳定、品质均匀等。

1.3 技术优势

套筒灌浆连接技术用于预制混凝土剪力墙结构的竖向钢筋连接主要有以下优势[11]:

1) 钢筋与钢筋、构件与构件的结合简单明确, 不会因钢筋的连接造成构件端部混凝土的损伤, 结合部平整严密, 构件连接为全断面有效连接。2) 由于采用灌浆充填方式, 对钢筋不施加外力及热量, 因而不产生钢筋的伸缩变形及应力。钢筋为同一轴线连接, 使力学分析更加精确。3) 对钢筋的适用范围广, 直径从16到41均可适用, 并且适用于不同种类、不同表面形状、直径大小不同的变形钢筋间的连接。4) 由于套筒的广口部分内径与钢筋的间隙有15 mm~20 mm, 因而易于吸收构件制造上的误差及安装偏差。设置有定位片, 能确保钢筋的最小插入深度。5) 采用泵送法灌浆时, 构件的吊装与钢筋的连接操作可分离进行, 即先吊装就位, 后注入灌浆材料, 从而使吊装设备的使用效率更高。6) 施工操作无需特殊设备, 对操作人员也无特别的技能要求, 并且安全、无噪声、无污染, 受环境条件、气候条件制约小, 5℃~40℃温度范围均可正常施工。7) 连接可靠, 检验方便, 直观观察即可判断施工质量是否合格。

2 预留孔灌浆搭接连接

2.1 构造组成与连接方法

插入式预留孔灌浆钢筋连接技术, 是我国黑龙江宇辉新型建筑材料有限公司与哈尔滨工业大学联合开发的一项钢筋间接连接技术。该连接技术的示意图如图7[11]所示, 构件的下端预留内表面为螺旋形的孔洞, 该孔洞与竖向预埋钢筋一同安置在螺旋箍筋内, 在孔洞的下部和上部分别设置注浆孔和排浆孔;构件的上端伸出连接钢筋, 伸出长度略小于预留孔洞长度。以上工作均在工厂内预制完成, 然后将构件运到工程现场进行组装。组装时, 将下部构件上端伸出的所有连接钢筋插入上部构件下端的对应预留孔洞内, 然后, 将上下构件间的微小缝隙用灌浆料填实, 待该缝隙内的灌浆料强度达到一定值后, 再通过各个注浆孔向预留孔洞内注浆, 直到排浆孔有灌浆料流出为止, 并迅速用橡胶塞将注浆孔和排浆孔塞住。

2.2 预留孔形成细节与材料性能要求

预留孔的形成过程如图8[11]所示, 构件下端的预埋钢筋与成孔用带肋钢管一起放置在螺旋箍筋内, 并在注浆孔和排浆孔位置处放置PVC管, 如图9[11]所示, 然后浇筑混凝土, 待混凝土初凝后拔出PVC管和旋出带肋钢管, 即形成了预留孔洞及注浆孔和排浆孔。

灌浆料为由水泥为基本材料, 适量的细骨料及加入少量的混凝土外加剂及其他材料组成的干混材料, 加水混合后具有大流动度, 早强、高强、微膨胀等特性。

2.3 技术优势

预留孔灌浆搭接连接技术基本具备套筒灌浆技术的所有优势, 与套筒灌浆技术相比, 预留孔灌浆搭接技术成本更低[11], 施工精度控制需更为严格[2]。

3 结语

竖向钢筋 第3篇

关键词：钢筋混凝土井字梁,PKPM联合ANSYS,非线性分析,竖向挠度

1 PKPM与ANSYS的优点与不足

PKPM软件是中国建筑科学研究院开发的土木建筑结构设计软件。PKPM具有建模简单易学、运算速度快、出图质量较好等特点。这些优点极大地满足了国内设计院设计任务重、出图时间紧等要求, 因此, 该软件广泛应用于全国各大中小型设计院。有限元法是计算机诞生以来, 在计算数学、计算力学和计算工程科学领域内诞生的最有效的计算方法。作为最著名的通用有限元分析软件, ANSYS因为其强大的功能受到越来越多的结构分析及其他相关专业科研与工程技术人员的应用。同时, AN-SYS与PKPM软件存在着一定的不足。PKPM软件虽然操作简单, 但是在处理微观、细致的非线性问题时 (比如钢筋混凝土结构的挠度、裂缝等等) , 往往不能得到较为精确的解答。ANSYS软件虽然可以得到令人满意的计算结果, 但是存在模型建立复杂、材料选取多样性、计算时间过长、参数定义困难等缺点。笔者从事结构设计工作, 对于常见的钢筋混凝土井字梁结构竖向挠度超限的问题, 采用PKPM与ANSYS联合求解的方法, 取得了较满意的效果。

2 两种软件中的钢筋混凝土井字梁结构模型

2.1 井字梁

钢筋混凝土井字梁结构[1]由于梁的交叉点处不设置柱子, 可以形成较大的使用空间, 所以广泛应用于车站、候机楼、图书馆、大会议厅、餐厅、车库等要求室内不设柱或者少设柱的结构。井字梁两个方向的梁的高度相等, 不区分主次梁。梁高度取值约为h=l1/16~l1/20 (l1为短跨跨度) 。一般梁格在2~3m较为经济, 且不宜超过3.5m。

2.2 利用PKPM软件得到的井字梁结构施工图

山东省滨州市某多层钢筋混凝土框架结构顶层为大会议室, 层高为4.5m, 两个方向柱距均为9.9m。该地区抗震设防烈度为7度, 设计地震分组为第三组, 框架抗震等级为三级。该会议室受到建筑功能要求的制约, 中间不能设置柱子, 所以, 结构形式采用井字梁结构。根据设计经验选取井字梁边梁 (WKL1) 的截面尺寸取为350mm×600mm;中梁 (L1) 截面尺寸取为300mm×500mm;四角框架柱 (KZ) 截面尺寸取为500mm×500mm。经过PKPM软件计算, 并结合设计经验调整得到的结构施工图, 见图1所示。

2.3 ANSYS软件计中的井字梁模型

利用PKPM得到的井字梁结构施工图及构件配筋大样, 建立ANSYS结构模型。模型的材料与处理方法定义如下。

2.3.1 混凝土材料模型

混凝土材料强度取为C30。根据GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》[2], C30混凝土抗拉强度ft=1.43N/mm2;抗压强度fc=14.3N/mm2;混凝土弹性模量Ec=3×104N/mm2;泊松比取0.2。混凝土材料的本构关系采用GB 50010-2010中多折线随动强化模型[2] (Multilinear Kinematic hardening plasticity) 来定义:

结合相关文献[3]与以往学者经验, 混凝土开裂剪力传递系数取值为0.5;闭合剪力传递系数取值为1.0。

2.3.2 钢筋材料模型

钢筋[2]采用HRB400, 钢筋的抗拉强度fy=360N/mm2;弹性模量Es=2.0×105N/mm2;泊松比为0.3。钢筋模型采用线弹性模型与 (Linear elastic) 和双线性弹塑性材料 (BKIN) 模型。

2.3.3 建模中的两点处理方法

混凝土采用ANSYS中专门用于钢筋混凝土结构分析的SOLID65单元;钢筋采用LINK8单元。混凝土与钢筋的组合采用离散式模型[4]。笔者对钢筋混凝土井字梁结构进行非线性有限元分析时, 对于梁柱节点区域与荷载采用以下处理方法。

(1) 梁柱节点

为了更加真实地模拟梁柱节点区域, ANSYS建模时参考GB 50010-2010中框架梁柱节点的锚固和搭接的构造措施[2]。箍筋加密区起始位置距离框架柱边缘100mm, 箍筋间距为100mm。梁上部纵向钢筋上部深入框架柱内0.4la E, 向下弯折15d;柱锚固长度大于1.5la E。其中:

式中[2]:α取值0.14;fy取值360N/mm2;d表示上部纵筋直径;ft取值1.43N/mm2。那么, 对于边梁WKL1, 上部水平锚固长度至少为0.4 la E=0.4×1.05×0.14×360×16/1.43=236mm, 实际取值400mm (考虑柱保护层厚度及钢筋直径后) 。WKL1向下弯折钢筋为15d=15×16=240mm。所以, WKL1在框架柱内总锚固长度400+240=640mm。KZ的锚固长度1.5la E=1.5×880=885mm, 实际取值900mm, 均满足规范要求。ANSYS中按上述方法建立的梁柱节点模型及规范中规定的有抗震要求的梁柱节点构造大样, 见图2。

(2) 荷载处理方法

根据GB 50010-2010与GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》可知, 钢筋混凝土最大挠度应按照荷载的准永久组合[2], 准永久值系数ψ取值为0.5[5]。作用在井字梁上的荷载有两部分组成:梁自重产生的均布荷载 (P1) 与楼板传给梁的三角形荷载 (P2) 。根据GB 50009-2012, 屋面恒荷载总值为6.0k N/m2 (楼板100mm) ;屋面活荷载值取为0.5 k N/m2 (不上人屋面) , 那么屋面荷载标准值为:

所以, 楼板传给梁三角形荷载标准值峰值为:P2=6.25×1.65=10.32k N/m。梁自重产生的均布恒荷载标准值对于WKL1 (350mm×600mm) 为:P1=26×0.35×0.6=5.46k N/m;对于L1 (300mm×500mm) 为P1=26×0.30×0.5=3.9k N/m。按照上述计算方法得到的荷载分布图如图3所示。

3 两种软件中计算得到的钢筋混凝土井字梁挠度结果及讨论

3.1 计算结果

根据上述处理方法, 利用两种软件分别建立的结构整体模型如图4所示, 利用两种软件分别计算得到的竖向挠度图如图5所示。根据结构力学知识容易知道, 井字梁结构最大挠度发生在各梁跨中截面处。选取WKL1跨中截面作为参考点A, 选取L1跨中截面作为参考点B, A、B两点的位置参考图1。分别采集A、B两点在两种软件下的计算结果, 其计算结果对比如表1所示。

3.2 计算结果讨论

(1) 由上表可以知道, 对于参考点A点, 用两种软件计算得到的竖向挠度均满足规范要求。对于参考点B点, PKPM计算结果不满足规范要求而AN-SYS计算结果满足规范要求。

(2) 对于同一点而言, 两种软件计算结果存在一定差异。对于A点PKPM软件计算结果比ANSYS软件计算结果大11.8%, 对于参考点B点PKPM软件计算结果比ANSYS软件计算结果大12%。这是由于PKPM软件在计算挠度时按照弹性计算方法进行计算, 没有很好地考虑井字梁的相互作用, 得到的计算结果偏大于真实结果。与之不同的是, ANSYS软件对钢筋混凝土井字梁结构进行了较为复杂的非线性分析, 充分考虑井字梁之间的相互作用, 取得的结果小于PKPM计算结果。两种软件误差大约为12%左右。

(3) 本工程在利用PKPM软件进行设计时, 由于计算结果 (38.2mm) 大于规范规定值 (36mm) , 则应该加大梁截面以满足规范要求。而参考ANSYS计算结果并且综合考虑各种因素后, L1截面仍然取为300mm×500mm。本工程施工完成并进入使用阶段几年后, 并没有出现挠度过大, 影响视觉感官等结构问题, 取得了较好的经济效益。

(4) 利用ANSYS在进行钢筋混凝土有限元结果分析时会受到诸多因素影响, 如建模过程中对钢筋的处理方式、混凝土本构关系的选择、混凝土材料参数的定义、混凝土计算收敛问题等等。以上每一种因素都会导致计算结果的不同, 有的甚至大相径庭。理想的结果依赖于合理的结构模型, 合理的结构模型依赖于结构设计人员丰富的设计经验。只有在这样的基础上, ANSYS才能做为PKPM的有益助手, 使结构设计人员的作品更加合理、更加经济。

参考文献

[1]周俐俐.多层钢筋混凝土框架结构设计实例[M].北京:中国水利水电出版社, 2011:245-248.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[3]江见鲸.混凝土结构有限元分析[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005:221.

[4]尚晓江, 邱峰, 赵海峰, 等.ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用[M].北京:中国水利水电出版社, 2006:191-202.

竖向钢筋 第4篇

早期剪力墙竖向钢筋的连接方式主要以绑扎与焊接两种方式为主, 但施工起来, 不仅浪费了大量人力物力, 而且减缓了施工进度。随着国民经济的快速、持久发展, 钢筋混凝土结构大量使用, 钢筋连接技术得以迅速发展, 主要适用于现场施工。钢筋冷镦粗直螺纹套筒连接技术是钢筋连接技术中的一种, 由于其具有接头强度高、质量稳定、螺纹精度高、加工速度快、工作性能高、应用范围广、经济效益好等众多优点, 已经在全国范围内的建筑、桥梁等领域得到了广泛的应用。

该文以深圳怡化金融科技大厦剪力墙钢筋网的制作为主线, 从经济成本的角度, 取某标准层全部的剪力墙为对象, 分别计算其竖向钢筋以绑扎和直螺纹套筒连接两种方式下的钢筋用量, 为冷镦粗直螺纹套筒连接技术的使用提供理论依据。

1 工程概况

深圳怡化金融科技大厦为超高层综合楼, 属超B级建筑, 建筑物平面形状呈不规则的“L”形, 外观造型尚属国内少见, 其独特的结构形式要求采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。在不久的将来, 将成为深圳软件科技园的地标性建筑, 其建筑高度为148.15m, 建筑总面积64 409.61m2, 基础采用钻孔扩底灌注桩, 地基基础设计等级为甲级, 建筑物安全等级为二级, 抗震设防烈度为丙类, 设计使用年限50年。

本建筑标准层层高4.5 m, 剪力墙厚度为300~500 mm, 由于厚度不小于层高的1/15, 且不小于300mm, 高度与厚度之比大于4时, 仍属一般剪力墙[1]。

2 剪力墙钢筋网的制作

2.1 建筑物混凝土强度等级

2.2 墙截面配筋

框架剪力墙结构中, 剪力墙的竖向、水平分布钢筋的配筋率, 抗震设计时均不应小于0.25%, 各排分布筋之间应设置拉筋, 拉筋的直径不应小于6mm、间距不应大于600mm[3]。拉筋两端同时勾住外排水平分布钢筋和竖向钢筋, 与剪力墙内排水平纵筋和竖向纵筋绑扎在一起, 见图1。

建筑物中纵、横剪力墙组成形式有L形、T形和[形等形式[2]。墙的端部布置有暗柱端柱、连梁等边缘构件的竖向钢筋, 墙体水平方向钢筋的连接方式采用绑扎搭接, 竖向钢筋直径大于或等于16mm的使用直螺纹套筒连接, 其它的仍用绑扎搭接。

2.3 水平方向及竖向小直径钢筋的绑扎搭接

钢筋绑扎用的铁丝采用20号铁丝。四周两行钢筋交叉点每点扎牢, 中间部分交叉点相隔交错扎牢, 保证受力钢筋不位移。前后两层钢筋网间设置直径6~10 mm的钢筋撑铁, 以固定钢筋网间距, 间距约为1 m。

钢筋搭接处, 分别在中心和两端用铁丝扎牢。受拉钢筋绑扎接头的搭接长度为35d[3] (d为受拉钢筋直径) 。

2.4 竖向钢筋冷镦粗直螺纹套筒连接

2.4.1 施工工艺流程

现场钢筋母材检验→钢筋端部平头→冷镦扩粗→切削丝头→直螺纹丝扣检验→拧保护套→存放→钢筋直螺纹连接套筒检验→现场对接钢筋→接头检验。

2.4.2 冷镦粗直螺纹套筒连接技术的工艺原理

冷镦粗直螺纹接头工艺是先利用冷镦机将钢筋端部镦粗, 钢筋端头在镦粗力的作用下产生塑性变形, 内部金属晶格变形错位使金属强度提高而强化, 再在钢筋镦粗后将钢筋大量的热轧产生的缺陷膨胀到镦粗外表或在镦粗模中挤压变形, 再用套丝机在钢筋端部的镦粗段加工直螺纹, 在加工直螺纹时将上述缺陷切割掉, 然后用连接套筒将两根钢筋对接, 即完成了冷镦粗直螺纹接头的连接。

由于钢筋端部冷镦后, 不仅截面加大, 强度也有所提高, 加之钢筋端部加工直螺纹后, 确保了其螺纹底部的最小直径不小于钢筋母材的直径。现场施工简便, 可适用于钢筋混凝土结构中直径16~40mm的Ⅱ级、Ⅲ级钢筋各方位同异径连接, 见图2。

2.4.3 直螺纹连接套筒的选用

镦粗直螺纹连接套筒的规格尺寸随钢筋直径的不同而不同, 根据现场的用量和具体规格, 直接购买由定点生产厂家提供的合格产品, 并对产品严格按照现行建筑工业行业标准《镦粗直螺纹钢筋接头》JG 171—2005进行抽检, 合格通过后方可使用。

3 技术应用上的优越性

以该工程为例, 采用冷镦粗直螺纹套筒连接与焊接、绑扎搭接作比较, 在施工进度、工程质量和经济效益方面具有一定的优越性。

3.1 缩短工期

在建筑物整体配筋多的地方, 绑扎和焊接对质量控制的难度较大。如果采用绑扎搭接的连接方式, 则要耗费一些必要的时间用于搭接长度的量取上;如果采用焊接, 焊接接头不仅要在现场配套相应的设备, 占据施工场地而影响后续工作, 并且对焊包的合格检验也较为严格;如果采用直螺纹套筒连接, 可以将预先加工好的钢筋运到工地现场直接进行连接, 方便快捷, 可有效缩短工期。

3.2 工程质量可靠

剪力墙墙体与梁柱板的交界区域, 钢筋相对较密, 如果采用绑扎搭接, 则会加剧钢筋的密集程度, 影响混凝土的浇筑质量;如果采用直螺纹套筒连接, 由于它的对中性能好, 钢筋相对侧移较小, 且无重叠驳口, 有效地改善了排筋上的拥挤问题, 一定程度上消除在浇捣混凝土过程中由于钢筋过密而引起的振捣困难, 使钢筋与混凝土更好的粘结在一起, 提高了混凝土与钢筋的握裹力。

3.3 节省钢筋, 降低成本

假设选取5楼墙厚为500mm的剪力墙单元 (300mm与400mm墙体中钢筋全部小于16, 不需要直螺纹套筒连接) 为对象, 在所取墙体 (包括暗柱、端柱) 的范围内, 分别计算绑扎搭接与直螺纹套筒连接所用的钢筋成本。

根据图纸计算所得该层直螺纹连接的接头共计1 322个, 其中28的92个, 25的54个, 22的72个, 20的302个, 18的272个, 16的530个。单根钢筋公称质量 (kg/m) 分别为[4]:4.83 (28) 、3.85 (25) 、2.98 (22) 、2.47 (20) 、2.00 (18) 、1.58 (16) 。

若采用绑扎搭接, 钢筋接头处的搭接长度均按35d计算, 多余耗费的钢筋量:

总计2.116t, 工地现场所购买的钢筋折算均价为4 700元/t, 即多余耗费的钢筋成本2.116×4 700=9 945.2元。

若采用直螺纹套筒连接, 由于各直径钢筋所对应的套筒价格不一, 故将套筒价格折算成1.93元/个, 则套筒所需费用:1.93×1 322=2 551.46元。显然, 9 945.2>2 551.46元, 从而在费用成本上具有相当可观的优越性。

4 结语

机械连接作为一项已发展数年的连接技术, 基本上克服了另两种方式的弊病, 具有一定的社会效益和经济效益。该工程可行性实例表明, 冷镦粗直螺纹套筒连接技术的应用较好地解决了大直径钢筋的连接问题, 并在此基础上简化了钢筋在钢筋密集区的连接难题, 不仅省时, 而且与传统的搭接方法相比节省成本, 并且工程质量、进度计划也得到了保证。

在技术应用的过程中也暴露出了一些问题:设备加工出来的钢筋螺纹精度不够高, 母材加工后容易出现两层皮现象, 这在一定程度上影响了螺纹的强度和寿命;对于钢筋直螺纹连接技术的强度及连接的最小螺纹扣数等方面的问题仍然处于依靠试验的阶段, 理论方面的研究相对匮乏。

展望钢筋机械连接的未来发展, 接头需要向高强度、节能降耗、降低成本的方向发展, 根据现场情况加以改进和修改, 加强质量检验, 多重把关, 以保证工程的质量要求。在理论研究方面, 可利用有限元软件AN-SYS, 对不同旋合长度下的钢筋连接强度及应变进行分析。

摘要：结合工程实例, 通过设计方案、施工工艺及建筑物钢筋的构造, 以剪力墙钢筋网的制作为基点, 重点介绍了钢筋冷镦粗直螺纹套筒连接技术, 并与其他常用的钢筋连接技术作比较, 简述了钢筋冷镦粗直螺纹套筒连接技术在工程上的应用与价值。

关键词：剪力墙,直螺纹,套筒连接,应用

参考文献

[1]JGJ 3—2002.广东省实施<高层建筑混凝土结构技术规程>补充规定[S].

[2]JGJ 3—2010.中华人民共和国行业标准.高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3]高崇云.钢筋施工技术[M].南京:江苏人民出版社, 2011.