高层建筑钢筋连接及安装技术分析

李 哲 夫

(山西五建集团有限公司,山西 太原 030006)

作为钢筋混凝土结构施工的一道关键工序，钢筋连接对施工质量和效率具有直接的影响作用。钢筋混凝土结构是高层建筑施工中的常用结构，为此，提高钢筋混凝土结构的质量对于优化高层建筑质量具有重要意义。高层建筑施工过程中，如果能保证选择的钢筋连接和安装技术的合理性、科学性，就能在保证施工质量的同时有效的降低施工成本，缩短工期。

1 高层建筑钢筋连接技术

1.1 机械连接技术

近年来，机械连接在我国得到了推广应用。这种连接方式是一种通过间接传力而达到连接粗钢筋目的的连接方式。利用连贯2根钢筋的套筒，机械连接能在钢筋之间实现力的传递。以钢筋与套筒之间的传力形式为依据，机械连接技术可细分为冷挤压连接、锥螺纹连接、镦粗直螺纹连接和滚轧直螺纹连接等等。这些连接方式各具特色，也具有各自的优势和短处。其中，冷挤压技术具有操作简单的突出优势，但该连接方式所采用液压设备很容易发生故障，且设备重量较大。由于冷挤压技术的成本与传统连接技术的成本相差并不明显，为此，锥螺纹技术出现后，冷挤压技术的市场占有率持续降低。锥螺纹技术使得钢筋连接的功效得到了明显的提升，同时还有效降低了劳动强度，从而在很大程度上实现了成本的降低。基于工艺要求，锥螺纹技术削减了钢筋母材的截面面积，以至于不能满足理论规范和要求，已经被市场淘汰。直螺纹技术包括镦粗直螺纹技术和滚轧直螺纹技术。鉴于锥螺纹技术削减钢筋母材截面面积的缺陷，镦粗直螺纹技术利用辅助设备增大了母材截面面积，但同时也加大了劳动强度，还提高了设备故障率，增加了成本。滚轧直螺纹技术综合了上述各种机械连接方式的优点，在推广后受到了用户的一致好评。这项连接技术的出现直接造成了镦粗直螺纹技术市场占有率的不断减少。滚轧直螺纹技术能在不削减母材截面面积的同时加大接头部分的钢材密度，从而增强该处的抗拉强度，并降低接头成本。

套筒冷挤压技术的连接过程如下：将2根待接钢筋端头插入优质钢套筒，利用挤压机侧向加压数道从而使套筒塑性变形，变形后的套筒能与钢筋紧密咬合，即实现了钢筋的连接。套筒冷挤压连接方式具有性能稳定、热影响区小、接头强度高的优点。同时，通过该连接方式的接头检验比较简单，通过外观判别就能确定接头是否合格。套筒冷挤压技术能进行各方位的钢筋连接，还能连接不可焊钢筋和进口钢筋。锥螺纹套筒连接克服了套筒冷挤压技术存在的劳动强度大、钢筋被液压油污染的缺陷，具有工期短，成本较低的优点，但其接头质量没有套筒冷挤压连接方式的稳定。造成锥螺纹套筒连接接头质量不稳定的直接原因是母材截面面积的削减，削减截面积后的接头抗拉强度通常只有母材的85%～95%。我国的锥螺纹连接技术还存在的突出问题就是螺距单一、设备简单。直螺纹技术综合了冷挤压技术接头质量稳定和锥螺纹技术施工速度快的优点，大大提高了钢筋连接技术的质量。

1.2 绑扎连接技术

钢筋绑扎连接在钢筋混凝土结构中传递应力的途径主要是钢筋与混凝土之间的粘结力和握裹力。2根待接钢筋被锚固在连接区段的混凝土，1根钢筋的应力传递给混凝土，再传递给另1根钢筋。利用钢筋绑扎连接方式连接钢筋时需要特别注意的是必须保证强有力的配箍约束。因为横肋斜向挤压椎楔会对搭接钢筋造成径向推力，导致2根钢筋存在分离趋势，容易造成搭接钢筋的纵向裂缝，甚至分离。相关规范明确规定钢筋绑扎连接的搭接长度应位于连接钢筋直径的35倍～45倍之间，且连接的钢筋直径不能超过22 mm。钢筋绑扎连接技术的突出优点是施工简单方便，不消耗能源，不需要机械设备，技术工人工作前不需接受专业培训，不会被气候、环境这些外界因素影响。同时，钢筋绑扎连接技术也存在一定的局限性，即不适宜连接粗钢筋，更不适宜连接轴心受拉或小偏心受拉构件中的受力钢筋。

1.3 焊接连接技术

通过焊接连接技术连接的钢筋传力途径是粘结后的熔融金属。钢筋焊接连接的主要方式包括闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊等，不同的连接方式适宜连接不同情况下的钢筋。为了保证焊接质量，这几种焊接方式的操作人员都需要接受严格的专业培训才能上岗。通常情况下，焊接如果质量可靠，将是一种很好的连接方式，无论是在强度、刚度方面，还是在恢复性能、破坏性能方面都不会存在缺陷。遗憾的是，焊接质量很难保证，因为其受到许多因素的影响，如电压、气候、环境、施工条件、施工人员素质等等。此外，焊接热量会对钢筋的材质产生影响，从而使钢筋力学性能发生变化。目前，焊接的质量缺陷仍没有简单的现场检测方法和消除手段。

电弧焊连接的缺陷主要是施工效率低下、电能消耗大、占用工期较长，但与绑扎连接技术相比，其在成本和受力性能方面通常具有优势。气压焊的焊接过程比较简单，先将钢筋结合面及相关区段加热至塑性，然后施压，就能实现钢筋接头的结合。气压焊的加热火焰是氧气—乙炔火焰，为此其气源不会受电源、环境的影响，可用于广泛的钢筋连接。气压焊的质量主要受加热、加压程度，钢筋端面，夹具等的影响，具有不稳定的缺陷。电渣压力焊的焊接过程如下：2根待接钢筋竖向对接，焊接电流通过钢筋间隙，并在焊药作用的协助下完成电弧和电渣过程从而产生热量熔化钢筋，加压。电渣压力焊的具体过程有引弧、电弧、顶压，这种焊接方式适合用于连接现浇钢筋混凝土结构中的竖向、斜向钢筋。电渣压力焊的瞬时耗电量大，为此不能提供充足电源的施工环境不适合采用这种连接方法。该连接方式的主要优点是成本低，钢筋加工要求较低。闪光对焊有两种，即连续闪光、预热闪光，前者包括闪光、顶锻两个阶段，后者则多了一个预热阶段。

2 高层建筑钢筋安装技术

建筑行业的发展，施工技术的创新和进步，对钢筋笼制作提出了越来越严格的要求，手工操作已经无法满足。如，钢筋笼所采用的主钢筋直径最大可达50 mm，人工显然无法完成对其的制作。在进行高层建筑的钢筋安装工作时，为了保证安装质量和安装效益，应做到以下几点：首先，掌握资源配置情况和施工队伍的技术水平，以此为依据制定科学合理的安装方案。其次，考虑并调整好每根钢筋的接头位置。最后，了解结构的基本组成和荷载传递方式。不同的施工单位具体情况不同，在资源环境和技术方面必然存在或大或小的差异，为了能有效的提高施工质量和施工效率，必须充分利用施工单位的优势，根据施工单位的实际情况和施工要求确定合理的施工技术路线。此外，在高层建筑钢筋安装过程中，为了确保施工能充分满足设计要求，必须保证施工工序的合理性，而在确定施工工序之前必须依据结构基本组成合理划分吊装单元。

3 结语

高层建筑的钢筋连接和安装是一项具有较高技术难度和较复杂工艺的工作，施工路线和技术、工艺的选择对此项工作的成败具有关键性的影响作用。各钢筋连接和安装技术都具有独特的优势和缺陷，适用于不同情况。为此，对高层建筑钢筋连接及安装技术进行分析和研究具有重要的现实意义。