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钢筋连接的质量与经济分析

贾林生
摘要：阐述了建筑工程钢筋连接中采用的主要工艺方法及其特点，结合建筑工程实例分析了机械（滚轧直螺纹）连接工艺和焊接连接工艺的质量、操作工艺、影响因素等，并进行了经济分析，提出对于框架柱纵向钢筋及剪力墙暗柱内钢筋采用钢筋机械（滚轧直螺纹）连接工艺施工技术的优点。
关键词：机械（滚轧直螺纹）连接工艺；焊接连接工艺；工艺操作；质量管理；经济分析
1钢筋混凝土工程施工
钢筋混凝土工程是工业与民用建筑施工中的主要施工工序，它由钢筋、模板、混凝土三个工程组成，其一般施工过程如图1钢筋混凝土工程施工工艺程序。
近几年来，随着我国建筑业现代化建设事业的迅猛发展，钢筋混凝土工程的施工技术得到了很大发展。钢筋工程设计方面，生产和应用了多种高强度的普通低合金钢筋，更多采用了冷拉、冷拔和调质处理等强化钢筋的工艺措施，改进了钢筋连接的焊接技术，推广应用机械连接工艺，提高了钢筋加工的机械化、自动化水平，进一步提高了工程质量。
2钢筋的连接工艺方法及其特点
钢筋制作工程是钢筋混凝土工程的重要工序之一，其钢筋的接头连接工艺方法也是重要环节。目前钢筋的连接主要方法：焊接连接、绑扎连接和机械连接等。焊接连接与绑扎连接相比具有节约钢材、改善结构受力性能、提高工效、降低成本的优点。机械连接目前应用最多的为机械（滚轧直螺纹）连接工艺，其特点是将钢筋连接接头采用滚轧加工工艺加工成直螺纹，通过相配套的套筒相互连接，适用于要求充分发挥钢筋强度或对接头延性要求较高的混凝土结构中，如框架结构及剪力墙结构的高层结构，有效提高了整体结构的综合强度。
绑扎搭接是最传统的做法,施工技术简单,对工人的技术熟练程度要求底,但规范规定对于直径大于28MM的钢筋不宜采用这种方法。焊接分为电渣压力焊和闪光对焊。电渣压力焊主要应用于竖向钢筋的连接，闪光对焊主要应用于横向钢筋的连接，机械连接主要是套筒连接。搭接比较浪费钢筋,而焊接抗震不好,抗震最好的是机械连接----中间用内带螺纹的钢管连接。这三种钢筋的连接方法要具体情况具体对待,现在焊接用的比较多,无论是梁和柱一般都可以用焊接,搭接绑扎在梁上部钢筋可以用,下部钢筋一般不能搭接绑扎,而柱一般用焊接,对于无抗震要求的,可以搭接绑扎。钢筋连接方法具体情况及经济分析如表1。
机械（滚轧直螺纹）连接工艺是充分发挥钢筋母材强度的钢筋接头，钢筋连接接头端部滚轧后其表面强度大大提高，其连接强度高于钢筋母材强度，它完全满足行业标准《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-96的各项规范要求[1]，具有强度高、连接速度快、性能稳定、应用范围广、操作方便、用料省等特点。此项工艺对提高建筑工程质量、节约钢材、加快施工速度、缩短工期具有重要意义，已被建设部列为应用推广的十项新技术之一。
3工程实例经济分析
根据《陕西省建筑、装饰工程消耗量定额》（2004年）及目前的市场价信息，结合工程实例进行机械（滚轧直螺纹）连接工艺与焊接连接工艺经济造价分析。计算包括钢筋混凝土灌注桩主筋和主体部分剪力墙暗柱竖向主筋接头的费用。
西安**大学住宅楼十九层（含地下一层），剪力墙结构，建筑类别二类，建筑耐久年限100年，建筑耐火等级二级，建筑物抗震设防烈度8度，建筑面积约15000M2。
桩基竖向钢筋接头总数1794个头，因焊接增加的钢筋量按5D（D为钢筋直径）计算，其总量为681Kg，焊接费为6元/ Kg，焊接连接总费用约4086元（单价是根据清单要求计算的）；机械（滚轧直螺纹）连接接头费用按0.7元/丝，总费用约为1344X0.7X18+648X0.7X28=29635元，桩基工程总费用为173万元，机械（滚轧直螺纹）连接增加费用占总费用比率为14.76‰。
3.2 本工程主体部分共19层，主体工程总造价2700万元，电渣压力焊接头数量为48880个；地下室至四层每层接头数量约为3000个头，五层至十八层接头数量约为2420个头。竖向钢筋的机械连接工艺和焊接连接工艺的经济：①按焊接计算钢筋价约为24841元；②按机械（滚轧直螺纹）连接接头费用约为479024元；③钢筋机械（滚轧直螺纹）连接比焊接连接工艺增加费用占主体工程总造价比率16.82‰。
经计算可以看出，钢筋机械（滚轧直螺纹）连接工艺比焊接连接工艺费用造价略高。
4钢筋连接工艺质量分析
4.1采用机械（滚轧直螺纹）连接接头的必要性
机械（滚轧直螺纹）连接工艺造价虽然略高，但其连接接头性能质量高，安全可靠性好。按现行建筑施工规范要求，在框架结构及剪力墙结构中，条件许可的情形下应优先考虑使用。焊接连接费用与机械连接接头费用相比虽然造价略低，但其缺点却是诸多的。在施工质量管理方面，由于钢筋焊接工艺质量是完全受操作工人的技术技能高低、熟练程度、精神状况好坏、现场条件、自然气候条件等许多因素的影响，所以其质量控制存在诸多问题：
⑴从质量保证体系上讲，电渣压力焊质量要求逐个检查，发现偏心、弯折（不大于3°）、接头处轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且≤2MM、烧伤、焊包不饱满（凸出钢筋表面高度＞4MM）或焊接缺陷，应切除接头重焊。在实际施工过程中，往往由于操作人员主观条件和外部因素而使接头质量迥然不同。在施工现场检查过程中发现经常会发生偏心、弯折角大于3°、焊包不饱满等焊接缺陷；其次还会常常出现接头处电焊渣清理不彻底或漏清现象，甚至清理了的电焊渣却又掉到了梁、墙及现浇板底模上，对即将浇注的混凝土质量造成了严重影响。这个问题在质量管理过程中反复指出，反复纠正，但却时时发生，甚至成了“无法彻底根治”的问题了。众所周知，防微杜渐，抓质量应从每一环节每一细处着眼。要彻底根治它，必须通过更新施工工艺，采取新型钢筋连接工艺，以确保工程质量的安全可靠。
⑵从取样抽检试件工作来讲，焊接接头取样在工期要求紧急的情况下，经常误时误工，直接影响着工程按期竣工。甚至出现个别工程在个别试件抽检合格的情况下，为加快工程进度甚至违反建筑验收规范将取样体从楼上转移到了楼外，这样直接影响了实验结果的真实性和可靠性。
⑶从工人劳动保护来讲，应树立时时处处以人为本的指导思想。电渣压力焊会造成操作人员视力的下降，皮肤的脱皮损伤，对工人的健康状况造成了严重的影响。
4.2机械（滚轧直螺纹）连接工艺的优点
⑴机械（滚轧直螺纹）连接工艺不受以上所述因素的制约影响，其质量的主要影响条件是直螺纹连接套的材料。其连接材料应用性能不低于45号的优质碳素结构钢或其他经试验确认符合要求的钢材，要求连接套的屈服承载力和抗拉承载力应不小于被连接钢筋屈服承载力和抗拉承载力标准值的1.1倍，且进场时应有产品合格证，并不能带有油脂等影响混凝土质量的污染物；另外丝头的加工也是机械化，受人为因素影响更少，能完全确保质量。
⑵从钢筋焊接连工艺与机械（滚轧直螺纹）连接工艺取样试件的实验报告表3、表4检验结果分析，机械（滚轧直螺纹）连接拉伸强度明显高于钢筋焊连接拉伸强度，这对于高层商住楼结构明显提高其整体强度水平，具有重要的意义。
5结束语
经对钢筋焊接连工艺与机械（滚轧直螺纹）连接工艺进行综合分析，结合工程实例高层商住楼结构分析，采用机械（滚轧直螺纹）连接工艺，具有明显的优势，而且增加费用并不大。因此，为进一步提高建筑工程质量水平，对于框架柱纵向钢筋及剪力墙暗柱内钢筋结构，应尽量采用钢筋机械（滚轧直螺纹）连接工艺，大大增强建筑结构的整体抗震能力，尤其是对我国正处于高层建筑建设的迅猛发展时期，提高和保证建筑业的整体发展水平具有重要意义。
参考文献
[1]《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-96
[2]《陕西省建筑、装饰工程消耗量定额》（2004年）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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