混凝土结构中钢筋的连接.pdf

第! !卷 第期建筑结构 # $ $ !年月 混凝土结构中钢筋的连接 徐有邻程志军 （中国建筑科学研究院北京% $ $ $ % !） 提要 通过对混凝土结构中受力钢筋连接机理、 接头类型及应用原则的分析， 介绍了新 混凝土结构设计规 范（ . 3 5 4 , 4 .4 . 4 1 2 , + - 1 5 4 6 + ? 3 6 + 9 + 5 4 , . 0 = + 4 1 3 2 , . 0 4 * 6 + + 4 A / + , . 0 ; . 3 5 4 ,，: * 3 - *: + 6 + , 4 3 / 2 1 4 + = 3 5 4 * +5 + : + 6 , 3 . 5. 05 1 4 3 . 5 1 2 , 4 1 5 = 1 6 =! # $% . 3 5 4 , 1 5 =/ 6 3 5 - 3 / 2 + , . 0 1 / / 2 3 - 1 4 3 . 5 B ! # $ % . 3 5 4 ,；6 + 3 5 0 . 6 - + 9 + 5 4 ,；2 1 / 2 + 5 7 4 * 一、 前言 混凝土结构体量很大， 而钢筋供货和施工只能以 一定长度的方式进行； 此外， 钢筋定长切断以后必然存 在余料利用的问题。因此， 钢筋的连接是混凝土结构 设计、 施工中难以避免的问题。混凝土结构中钢筋的 连接有以下三种形式： %） 绑扎搭接： 这是应用时间最 长， 范围最广， 也是最简便的钢筋连接形式； #） 机械连 接： 利用连接套筒的咬合作用连接钢筋， 有挤压连接、 锥螺纹连接、 镦粗直螺纹连接、 滚轧直螺纹连接等形 式； !） 焊接： 利用加热、 熔融金属直接实现钢筋连接， 有 对焊、 电弧焊、 埋弧焊等形式。 二、 钢筋连接的原则 % C钢筋连接机理 为保证混凝土结构的受力承载性能， 钢筋的连接 区段与整体钢筋比较， 应有相似的传递应力的性能， 表 现为以下几个方面： （%） 承载力 （强度） ： 被连接钢筋应能完成应力的可 靠传递， 等强传力是所有传力钢筋的基本要求。所谓 “超强连接接头” 有可能改变钢筋的性能， 引起塑性铰 位置的转移 （移至梁、 柱端头箍筋加密区以外） ， 而对结 构的延性及抗震性能造成不利影响。规范第% % C # C ! 条第#款就有对钢筋超强的限制。因此， 钢筋连接接 头并非越强越好。 （#） 刚度 （变形性能） ： 连接区段与整体钢筋的变形 能力 （变形模量） 应该一致。通过混凝土间接传力的绑 扎搭接及通过套筒螺纹咬合间接传力的机械连接均 可能发生相对较大的变形， 导致混凝土产生裂缝。被 连接钢筋变形模量的降低还会导致同一区域内连接钢 筋与整体钢筋应力的差异， 受力钢筋之间承载的不均 匀将不利于结构受力。 （!） 延性 （断裂形态） ： 热轧钢筋均具有良好的延 性， 均匀伸长率 （! 7 4 ） 都在% #D以上， 且在发生颈缩变 形后才断裂， 有明显的预兆。如连接工艺 （焊接、 挤压、 冷镦等） 引起钢材性能的变化， 则可能在连接区段发生 无明显预兆的脆性断裂， 影响钢筋的连接传力性能。 近年震害调查证实上述担心不是没有道理的。 （） 恢复性能： 结构承载的不确定性可能产生不同 的裂缝和挠度， 但只要钢筋未达屈服， 卸载后的弹性回 缩可以基本闭合裂缝及恢复挠度。整体钢筋具有较好 的恢复性能， 而发生非线性变形的间接传力连接接头 受力变形不能全部恢复， 往往留下较明显的残余裂缝 和残余变形。 （(） 耐久性： 连接区段钢筋及接头 （如套筒等） 尺寸 较大， 可能减小保护层厚度而影响混凝土结构构件的 耐久性， 使抵抗混凝土碳化及钢筋锈蚀的能力降低。 （E） 疲劳性能： 交变荷载作用下， 钢筋连接区段的 承载传力性能有可能降低。承受疲劳荷载作用的构件 （如吊车梁、 桥梁等） 对此应加以考虑。 # C钢筋连接的要求 通过接头间接传力的钢筋连接， 无论是何种形式， 与整体钢筋的直接传力相比总是一种削弱。因此， 并 不存在可以 “不受限制” 到处应用的优质接头。在进行 钢筋连接的设计与施工时， 必须遵守以下原则： %） 接头 应尽量设置在受力较小处， 对受弯构件而言宜设置在 弯矩较小处 （如反弯点附近） ， 对抗震结构宜避开梁、 柱 端头箍筋加密区； #） 同一根钢筋上宜少设接头， 避免有 多个接头时对钢筋传力性能造成过多的削弱； !） 接头 应互相错开， 即对同一连接区段内的接头钢筋占全部 FE 受力钢筋的面积百分率应加以限制， 以免过多的裂缝、 变形集中于此； !） 在钢筋连接区域应采取必要的构造 措施， 以增加对连接区段的围箍约束， 如适当增加混凝 土保护层厚度或钢筋间距， 加强配箍等。 三、 绑扎搭接连接 #搭接传力机理 搭接钢筋之间能够传力是由于钢筋与混凝土之间 的粘结锚固。两根相向受力的钢筋分别锚固在搭接连 接区段的混凝土中而将力传递给混凝土， 从而实现钢 筋之间应力的传递。因此， 绑扎搭接传力的本质是锚 固。但由于两根钢筋之间拼缝处混凝土受力不利， 握 裹力受到削弱， 因此搭接传力比锚固受力差， 搭接长度 应大于锚固长度。 此外， 搭接钢筋横肋斜向挤压锥楔作用造成的径 向推力引起了两根钢筋的分离趋势， 两根搭接钢筋之 间容易出现纵向劈裂裂缝， 甚至因两筋分离而破坏， 因 此必须保证强有力的配箍约束 （图） 。 图钢筋搭接传力机理 $ #搭接连接的应用范围 绑扎搭接是比较可靠的连接形式， 且施工简便， 因 而得到广泛应用， 至今仍是钢筋连接的主要形式。但 当钢筋较粗时， 绑扎搭接施工困难且容易产生较宽的 裂缝， 因此应对其直径加以限制。 新 混凝土结构设计规范（% ? 6 6 A B 65 # B B ? / 7 = 4 ; / C : ? / D A E A B F : G A : 6 6 = A : G， $ 0 & *，$/ （上接第+ 0页） 于& ) ) HH的范围， 并按此计算接头面积百分率。焊接 接头位置宜设置在受力较小处， 且应相互错开。受拉 钢筋接头面积百分率不应大于& )I， 受压时则无此限 制。当然， 装配式结构的连接处也不受此限制， 对于需 进行疲劳验算的构件 （如吊车梁等） 则应有更严格的限 制， 具体规定同原规范。 六、 结语 在混凝土结构中受力钢筋的连接难以避免， 但任 何形式的钢筋连接的性能都比整体钢筋的性能差。因 此， 规范对连接接头提出了严格的要求， 表现为： 连接 位置宜设置在受力较小处； 同一根钢筋上不宜有二个 或更多的接头； 对同一连接区段内钢筋的接头面积百 分率要加以限制； 连接区段内的配箍构造要求必须予 以满足。 参考文献 $ (钢筋焊接及验收规程 （1 , 1 $ 2）/ * (钢筋机械连接通用技术规程 （1 , 1 $ ) .）/ ! (徐有邻， 汪 洪/钢筋搭接强度的试验研究/见： 混凝土结构基本 理论及工程应用论文集， 湖南科学技术出版社， $ 0 0 !/ % (徐有邻， 沈文都/搭接传力性能的试验研究及设计建议/见： 混凝 土结构基本理论及工程应用论文集， 湖南科学技术出版社， $ 0 0 !/ *.