钢筋等强直螺纹连接-新一代钢筋机械连接技术 钢筋直螺纹套筒

一、前言

钢筋等强直螺纹连接是我国近期开发成功的新一代钢筋机械连接技术。它通过对钢筋端部冷镦扩粗、切削螺纹，再用连接套筒对接钢筋。 这种接头综合了套筒挤压接头和锥螺纹接头的优点，具有接头强度高、质量稳定、施工方便、连接速度快、应用范围广、综合经济效益好等优点、具有很强的推广应用价值。

建设部建筑新技术促进应用办公室于98年6月10日组织召开了“钢筋等强直螺纹连接技术推广应用座谈会”。出席会议的来自建筑、水利、交通、电力等部门的设计、施工、监理、质检方面的专家对这项新技术的开发成功和工程应用给予了高度评价。会后建筑业司以建建技便字[1998]52号文向各省、自治区、直辖市建委转发了这次座会纪要，并请各地结合当地情况，进一步研究贯彻落实。为了更快推广应用这项新技术，本文摘要介绍其研究开发背景、技术特点、工程应用情况和技术经济效益。

二、钢筋机械连接技术发展趋向

近十年来，我国钢筋机械连接技术发展极为迅速，各类高层建筑、大跨结构、桥梁、水工结构，电视塔、核电站等重大工程中推广应用了数以千万个计的钢筋机械连接接头、其中套筒挤压连接和锥螺纹连接二种接头形式应用更为广泛。钢筋的机械连接在很多场合下弥补了焊接的不足，如钢材材质不稳定或可焊性差的情况、电源不稳或焊工水平较差的情况、工期紧、电容量不足无法多台焊机操作的工况，以及风雨寒冷气候或防火要求高的场合，选用机械连接能避开上述困难。显示出很大优越性。此外，大量水平钢筋的现场连接，电渣压力焊尚未过关，机械连接也是首选方案。

我国行业标准《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-96规定，钢筋机械接头按其性能分为A、B、C三个等级。A级接头以钢筋抗拉强度标准值f_tk作为强度

检验指标,B级接头以钢筋屈服强度f_yk的1.35倍作为强度检验指标，C级接头只能受压不能受拉。上述分类说明，同为钢筋机械连接，性能等级却不同，应用范围也不同。一般说来，套筒挤压接头都能达到A级接头性能指标，性能较稳定，尽管挤压设备较重、施工速度较慢、价格略高，但用户放心，应用量仍居首位。锥螺纹接头施工方便，价格便宜，很受施工单位欢迎，但因螺纹削弱钢筋截面积，破坏都发生在接头处。加之，质量稳定性受国产钢筋截面形状不规则的影响，接头强度及变形性能受测力扳手精度，工人素质及操作水平的影响比较大，尽管送样试件有时可取得A级证明，现场接头质量则是另一回事，现场抽样合格率较低，多数接头只能达B级接头标准。因此寻求一种既强度高又质量稳定、施工快捷、价格适中的机械接头是国内外土木工程界长期追求的目标。近年来，等强直螺纹接头的出现实现了上述理想，如法国德士达公司，英国CCL公司开发的等强直螺纹接头已被世界众多重大工程作为首选钢筋接头形式。如香港会展中心、青马大桥、马来西亚石油大厦（世界最高建筑）、法国诺曼弟大桥（世界最大跨度斜拉桥）新加坡地铁、泰国帝后公园大厦等等著名工程都成功采用了钢筋等强直螺纹接头。97年中国建筑科学研究院结构所自主开发成功等强直螺纹接头，并先后在北京、深圳、杭州、重庆、天津等地数十项重大建筑和桥梁工程中应用，受到用户的高度赞扬。实践证明，这项新技术把钢筋机械连接水平推进到一个新的高度，不少专家预测，这种接头型式今后将成为我国土建工程中主导型的钢筋机械连接型式。近年来，国内外钢筋机械连接的发展趋向是不断提高接头的质量等级和连接的方便性、稳定性，从而为钢筋接头在结构中不受部位限制和接头百分率限制，提供可靠技术保证。

三、等强直螺纹接头的制作工艺及其优点

（一）制作工艺

等强直螺纹接头制作工艺分下列三个步骤：

（1）钢筋端部镦粗；

（2）切削直螺纹；

（3）用连接套筒对接钢筋（见图1）。

图1 等强直螺纹接头制作工序

钢筋镦粗用的墩头机能自动实现对中、夹紧、墩头等工序，每次墩头所需时间为30~40秒，每台班约镦500~600个，镦头操作十分简单。镦头机重量仅380kg，便于运至现场加工。直螺纹套丝也有专用机床，可用于不同直径钢筋的套丝加工，并严格保持丝头直径和螺纹精度的稳定性，保证与套筒的良好配合和互换性。连接套筒则在工厂按设计规格及精度预制好后装箱待用。在现场用连接套筒对接钢筋，利用普通扳手拧紧即可。

（二）直螺纹接头的优点

1强度高：镦粗段钢筋切削螺纹后的净截面积仍大于钢筋原截面积，即螺纹不削弱截面，从而可确保接头强度大于钢筋母材强度。

2性能稳定：接头强度不受扭紧力矩影响，丝扣松动或少拧入2-3扣，均不会明显影响接头强度，排除了工人素质和测力工具对接头性能的影响，比锥螺纹接头稳定得多。

3连接速度快：直螺纹套筒比锥螺纹套筒短40%左右。且丝扣螺距大，拧入扣数少，且不必用扭力扳手，加快连接速度。

4应用范围广：对弯折钢筋、固定钢筋、钢筋笼等不能转动钢筋的场合也可方便地使用。

5经济：直螺纹接头比挤压连接省钢70%，比锥螺纹接头省钢35%，综合技术经济效益好。

6便于管理：锥螺纹接头应用中曾多次发现不同直径钢筋混用一种连接套的情况、尤其在夜间或昏暗环境下不易发现，直螺纹接头不可能出现这类情况。

四、接头性能与接头类型

（一）接头性能

为充分发挥钢筋母材强度，连接套筒的设计强度大于等于钢筋抗拉强度标准

值的1.2倍，直螺纹接头标准套筒的规格、尺寸见表1。

标准型套筒规格、尺寸表1

我们对不同直径规格的II、III级钢筋进行了等强直螺纹接头的型式检验，全部近百根试件的检验结果均超过了行业标准中A级接头的性能要求。实际上试件均断于钢筋母材，达到了等强级标准。图2为部分拉断试件照片。

φ22到φ32的24根钢筋接头试件在高应力反复拉压和大变形反复拉压，试验中测得的残余变形U₂₀和U₄ 、U₈平均值分别为0.025和0.038、0.09远小于“规程”中限值0.3mm，说明接头性能良好，破坏全部发生于钢筋母材。

（二）接头类型

直螺纹接头在应用范围上比锥螺纹接头广泛，一些带弯筋的场合、钢筋笼和钢筋不能转动的场合，可利用钢筋一端制作加长螺纹，将连接套筒先全部拧入一

端钢筋，待另一端钢筋端头靠拢后将连接套筒反拧实现对接。必要时可增加锁定螺帽（见图3及表中序号2、6）。根据不同应用场合，接头可分为表2所示的六种类型。

表2

序号	型 式	使 用 场 合
1	标准型	正常情况下连接钢筋。
2	加长型	用于转动钢筋较困难的场合，通过转动套筒连接钢筋。
3	扩口型	用于钢筋较难对中的场合。
4	异径型	用于连接不同直径的钢筋。
5	正反丝扣型	用于两端钢筋均不能转动而要求调节轴向长度的场合。
6	加锁母型	钢筋完全不能转动，通过转动套筒连接钢筋，用锁母锁定套筒。

图3 带加长螺纹的接头

标准型接头是最常用的。套筒长度均为2倍钢筋直径，以φ25^mm钢筋为例,套筒长度50^mm。钢筋丝头长度25^mm，套筒拧入一端钢筋并用扳手拧紧后，丝头端面即在套筒中央，再将另一端钢筋丝头拧入并用普通扳手拧紧，利用两端丝头相互对顶力锁定套筒位置。

扩口型接头是在连接套筒的一端增加5~6mm长的45^°角的扩口段，以利钢筋对中入扣。

五、推广应用中的规范标准问题

钢筋等强直螺纹接头的强度已超过行业标准JGJ107-96中A级接头标准而达到与钢筋母材等强。国际上，不少国家在追求高质量接头（等强级接头）的同时，

也在放松对同一截面接头百分率的限制和应用部位的限制。例如德国DIN1045容许墩粗直螺纹接头在同一截面100%连接。美国主编的2000年国际建筑法规（InternationalBuildingcode）（草案）将钢筋机械接头分为1型和2型，1型接头要求强度大于1.25f_yk，2型接头要求抗拉强度达95%钢筋实际抗拉强度或1.60f_yk,同时容许2型接头在结构中任何部位包括塑性铰区使用，接头百分率也不再限制， 这就大大方便施工和节约钢筋，带来良好的经济效益。

为在技术标准中尽快反映新技术成果，建设部标准定额司已下达《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-96的局部修定任务，针对我国已成功开发出等强直螺纹接头这类高质量接头型式，决定在A级接头前再增加一个等强级接头(SA级)，要求接头抗拉强度大于等于钢筋母材抗拉强度或大于1.15倍钢筋抗拉强度标准值。并在应用范围和接头百分率方面放松限制条件，以体现优质优用，鼓励采用高质量接头，追求更好的综合经济效益。我国行业标准“钢筋机械连接通用技术规程”JGJ107-96的局部修订工作已经建设部审批完毕，即将公布实施。

此外，根据建设部建标[1998]58号文要求，由中国建筑科学研究院等单位编制的《镦粗直螺纹钢筋接头》行业标准也经审查批准，编号为JG/T3057-1999。

六、工程应用和经济效益

钢筋等强直螺纹连接技术面世后不久，国内一大批重点工程如北京水源九厂、西客站公交楼、亮马桥商务楼、深圳邮电信息枢纽大厦(48层)，OCT大厦，杭州西湖国际饭店、黄龙体育中心、重庆鹅公岩长江大桥、重庆国贸大厦(60层)，天津海河大桥、广东崖门大桥、成都电视塔、秦山核电站等工程推广应用，受到用户的高度评价。如水源九厂用于对接梁和柱子中钢筋净距仅为5厘米的φ36^mm钢筋，仍然十分方便快捷(图4)，杭州西湖国际饭店逆作法施工时钢筋的对接也十分成功。

天津海河大桥用于1.5M直径灌注桩钢筋笼的对接，每个笼由24根φ28^mm钢筋组成、一个断面上全部24根钢筋对接总耗时约20分钟，比焊接连接速度高出5~8倍，现场割取试件100%断于钢筋母材。工程实践表明，钢筋等强直螺纹接头性能十分稳定、操作简单、工效高、平均每台班可加工500个丝头。而接头价格适中，目前大体上与钢筋挤压连接持平，大直径钢筋还可便宜20%左右，随着用量增加，成本还能进一步降低，这项新技术给用户带来的直接和间接技术经济效益是十分明显的，不仅是钢筋工程的质量提高，大大增强了抽检合格率和结构的防灾能力，更是方便施工，提高速度。例如天津海河大桥，耽误一天工期罚款二万元，提前一天竣工，过桥费收入就十分可观。我们热忱欢迎与广大设计单位合作，尽快推广应用这项新技术。

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