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摘要：钢筋的滚轧直螺纹连接是是我国在上世纪90年代自主研发的一种钢筋机械连接接头的配套技术，它跨建筑和机械加工两个行业。适用于工业与民用建筑混凝土结构中直径为16-40的HRB335、HRB400级钢筋的连接。与传统的钢筋绑扎连接、焊接连接以及其它的机械连接形式相比，具有性能优良，质量可靠，施工方便等优点。本文结合某工程实际及相应的规范、技术规程，就直螺纹的施工应用及质量控制应注意的一些问题，作一简要的阐述和总结。
关键词：机械连接、直螺纹、施工技术、质量控制
一、钢筋滚轧直螺纹连接接头的工作原理
1、直螺纹的制作原理：利用钢材的冷作硬化原理，将被需要连接的钢筋端头部分用滚丝机进行剥肋和滚压，使钢筋端头形成比钢筋母材强度、承载力更高的螺纹。
2、连接接头的传力原理：由于螺纹是连续分布的，每一圈都有2 d的螺纹咬合长度，因此，只要钢筋丝头的外螺纹与套筒的内螺纹之间有了足够的咬合螺纹圈数，就可依靠螺纹中径之间的咬合作用，传递受力筋之间拉力，从而实现钢筋的等强连接。
二、钢筋滚轧直螺纹连接接头的优点
钢筋滚轧直螺纹连接与传统的钢筋绑扎连接、焊接连接以及其它的机械连接形式（套筒挤压连接、锥螺纹连接、镦粗直螺纹连接）相比，具有以下优点：1、接头强度及质量高：接头的抗拉强度高于或等于钢筋母材。2、连接速度快：因采用场外提前加工堆存，现场装配，可不受风雨、停电等影响，工期紧张时，现场只需增加装配工人即可加快工程进度。3、应用范围广：Ⅰ、Ⅱ级接头目前已广泛用于高层建筑中的梁、柱、墙等构件钢筋的连接中，理论上只要在同一连接区段的接头百分率符合要求，便可在构件的任何部位进行连接。4、环保：直螺纹连接施工无噪声、油污、烟尘及弧光污染。5、施工安全隐患少：施工中无明火，在易燃、易爆、高处等部位施工时尤为安全可靠。6、操作简单：普通工人经过几小时学习即可成为熟练工。由于具备上述优点，这种接头形式深受用户欢迎，应用迅速增长，市场份额持续扩大，至今已成为钢筋连接的主要形式。
三、滚轧直螺纹连接的施工流程
钢筋滚轧直螺纹连接施工流程为：确定接头性能等级、位置、同一连接区段接头百分率（设计单位）——对进场产品质量检查、接头工艺检验（施工、监理单位）——钢筋下料、丝头加工（施工单位）——丝头质量检验（施工、监理单位）——丝头戴帽保护（施工单位）——钢筋、套筒连接（施工单位）——对接头外观质量及拧紧力矩检验（施工、监理单位）——监理现场见证取样做接头单向拉伸检验——检查验收（施工、监理 单位）——浇筑混凝土。
四、施工质量控制要点
某住宅小区组团工程，地下一层地下室，占地面积3.3万m2。地上是9栋24-27层的塔楼，建筑面积20.46万m2。底部加强部位为框支剪力墙结构，转换层以上塔楼为框架剪力墙结构，各部位的结构，抗震等级别从特一级到三级各不一样，抗震设防烈度7度。结合本工程实际及相应的规范、技术规程，就直螺纹的施工应用及质量控制应注意的一些问题，作一简要的阐述和总结。
1、接头性能等级、位置、同一连接区段接头百分率的确定原则。
钢筋机械连接接头按性能等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。其分级的主要目的：一方面是为了利于按结构的重要性、受力需要以及接头在结构中所处位置的不同，来合理选用接头类型；另一方面也是为了利于施工现场接头抽检不合格时，可按不同等级接头的应用部位和接头百分率限制，确定是否降级处理。Ⅰ、Ⅱ级接头的延性要求都一样，区别仅在于Ⅰ级对Ⅱ级接头抗拉强度超强10%。一般情况下，即使重要建筑，选用Ⅱ级接头就可以了，并非愈高愈好。在本工程，设计文件要求：“框支柱、框支梁应采用Ⅰ级或Ⅱ级机械连接，抗震等级一~三级的底层柱纵筋、抗震等级为一级的框架梁纵筋均采用Ⅰ级或Ⅱ级机械连接”。考虑到本工程梁柱等结构构件中的钢筋较粗、净距小、接头多且密集，为了避免因Ⅰ级接头强度指标过高，使在现场取样抽检时出现不合格接头，给施工和验收带来不必要的麻烦。经业主、监理、设计、施工等各方沟通，决定工程中的20-32mm直径梁柱钢筋接头采用滚轧直螺纹标准型、正反丝口型连接接头（主要用于转换层KZZ、KZL的钢筋连接），接头的性能等级为Ⅱ级。
虽然《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003 第4.0.3条要求：“接头宜避开抗震结构的梁端、柱端箍筋加密区；无法避开时应采用Ⅰ级或Ⅱ级接头”。同时其4.0.1条文说明也表述：“Ⅰ、Ⅱ级接头均属高质量接头，在结构中的使用部位可不受限制”。但许多震害实例都证实，当地震发生时，梁、柱在强迫位移和惯性力的作用下，其端部（在破坏前为塑性铰区）具有的最大弯矩和剪力，在此部位形成弯剪斜裂缝，会造成整个混凝土的破坏，引发灾难性的后果。所以，依据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第9.4.1条规定：“钢筋接头应选择在受力较小处”，既避开受力较大处。国家建筑标准设计图集03G101-1也规定：当墙、柱的纵向筋接头采用机械连接时应距楼板或基础顶面≥500mm，梁的上部纵筋在跨中ln1/3范围内连接，这表明，接头也应选择在受力较小处。
质量控制重点：设计、监理及施工人员在钢筋接头位置问题的处理上还是应牢记：1）、行业标准JGJ、JG必须服从国家标准GB、G的规定。2）、所有的钢筋连接形式都不如没有接头的整体钢筋，任何形式等级的连接都是对受力筋传力性能的一种消弱。3）、钢筋接头还是应尽量避开在抗震结构的梁、柱端箍筋加密区设置，除非无法避免。4）《通则》JGJ107-2003第4.0.3条规定：在同一连接区段内Ⅲ级接头的接头百分率不应大于25%，Ⅱ级接头的接头百分率不应大于50%，Ⅰ级接头的百分率不受限制。
本工程的设计文件对滚轧直螺纹接头的百分率要求较规范严格，为不大于25%。
2、进场套筒的质量检查
滚扎直螺纹的连接套筒按使用条件分为：标准型、正反丝口型、异径型、扩口型、加锁母型接头五种型式。目前的生产厂家多采用不低于45#的优质碳素钢来制造套筒，45#的优质碳素钢的力学性能如下表：
套筒的截面承载力设计是根据套筒、钢筋等材料的屈服强度和抗拉强度均满足标准要求的原则来进行设计的，套筒的最小外径设计及进场验收可用下列公式来进行验算。例如：用于HRB400等级、直径25mm的钢筋连接套筒，钢筋丝头螺纹应为M26*3.0，已知钢筋的fyk=400 MPa，fuk=570 MPa，。带入计算公式：
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径，Dm为丝头螺纹大经，D钢筋直径），分别可得出套筒的最小外径值38.1mm、36.5mm，套筒的外径最小截面尺寸应取值38.1mm。
套筒的内螺纹设计，是根据钢筋丝头的螺纹尺寸来确定连接套筒的直径、螺距、牙形角、螺纹精度、旋合长度等参数的。由于是在工厂加工的，其螺纹质量一般可以保证。
质量控制重点：连接套筒进场时，施工、监理单位应对其包装、合格证、外观质量进行重点检查和验收。各项检查内容如下：1）套筒的包装上应标明产品名称、规格、型号、数量、制造日期、产品批号、生产厂家。2）合格证应包括以下内容：a、型号、规格；b、适用的钢筋品种；c、接头性能等级；d、产品批号；e、检验日期；f、质检合格签章；g、厂家名称、地址、电话；h、当有特殊要求时，应表明相应检验内容及指标。3）外观检查包括：a、连接套筒外表面应有标记（标记有名称代号、特征代号、及主要参数组成）；b、无锈蚀、严重磕碰、毛刺、损伤、油污；c、套筒的最小直径符合要求；d内螺纹尺寸用专用螺纹塞规检验能顺利旋入，塞止规旋入长度不得超过3P。
3、钢筋下料
《滚轧直螺纹钢筋接头连接》JG163-2004第6.2.2条规定：钢筋下料不宜用热加工方法切断，钢筋端面宜平整并与钢筋轴线垂直，不得有马蹄形或扭曲，钢筋底部不得有弯曲，出现弯曲时应调直。
钢筋丝头加工前的下料方法不当，很容易造成丝头端面不平直、凹陷或丝头螺纹长度不够，使得接头的对顶面间隙过大，刚度降低，影响接头的性能等级。
质量控制重点：钢筋的下料除了不宜用热加工方法切断下料外，也不宜用气割或钢筋切断机下料。最好是采用砂轮切割机或钢筋机械连接专用的切断机下料。
4、钢筋的滚丝及丝头保护
钢筋丝头的制作分为2个工序：钢筋的剥肋及滚轧螺纹，两道工序在同一台设备上一次完成，加工好的丝头由有效螺纹及螺尾组成。螺尾是指向钢筋表面过度的牙底不连续的螺纹，有效螺纹包括完整螺纹和不完整螺纹。不完整螺纹是指牙底或牙顶不完整的螺纹，其直接表现为螺纹牙顶宽度大于0.3P（P为螺纹螺距）。
质量控制重点：1）、滚轧直螺纹钢筋连接技术是一种成套技术，生产厂家的连接件及加工设备大多申请了专利，许多关键技术及工艺参数受保护是不公开的，且各生产厂家自行开发的连接技术参数有所不同，质量控制重点也不尽相同，因此，为避免出现质量问题，施工单位应把技术提供单位所提供的连接件及加工设备应配套使用，不要盲目地从某一家生产厂家进加工设备，而又从另一家生产厂家购进套筒。同时，因涉及到机械加工，施工单位应专门培养一支专业队伍或分包给专业施工队来承担现场对钢筋端部丝头的机械加工。2）、丝头加工时，应使用水性润滑液。3）、螺纹的传力是靠螺纹齿中部互相接触部位的相互推挤来完成的。从承载受力角度分析，不完整螺纹基本不影响钢筋连接的传力性能，但是作为外观质量要求，这类观感缺陷还是应该加以限制。JG163-2004明确规定，其累计长度不得超过两个螺纹周长。4）、对加工好的丝头应按规范进行外观质量及加工精度的检验。对同批丝头螺纹长短偏差过大；丝头牙形不饱满、表面不光滑；牙型不合格；丝头螺纹中经出现腰鼓形状；螺纹机械损伤等出现的缺陷，应分析原因，及时采取纠正措施，不让不合格丝头用于工程中。5）、丝头的戴帽保护或拧上连接套筒，应在丝头加工完后立即进行，防止螺纹被磕碰或被污染。
5、钢筋的现场连接施工及其各类力学性能检验与验收
钢筋的连接是用工作扳手或管钳与套筒进行连接。连接的条件不同，套筒的型式就不一样，连接方法亦不相同：正反丝口型适用于两端钢筋不能转动时的连接；异径型适用于钢筋直径不同时；如柱中纵向受力筋等难以对中时用扩口型；钢筋完全不能活动时用加锁母型。标准型接头是最普遍的接头形式，其连接施工时，先将套筒旋入一根钢筋丝头；再将另一根钢筋丝头旋入套筒，并使两根钢筋在套筒内对顶；然后反向旋转连接套筒，调整套筒两端的外露丝头并使其相等；最后再一次旋转钢筋，使其在套筒中间对顶锁紧。
滚扎直螺纹的力学性能检验分两大类：型式检验和现场检验，现场检验分工艺检验和工程实体上的抽样检验。检验的目的、内容、方式、数量、检验单位见下表：
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钢筋连接的质量控制重点：1）、接头端头距离钢筋受弯点不得小于钢筋直径的10倍；2）连接时确保钢筋和套筒螺纹的干净、完好无损。3）用力矩扳手拧紧接头前，要根据所连接钢筋直径的需要将力矩扳手上的游标尺刻度调到相应的位置上。拧紧钢筋加力时，当听到力矩扳手发出“咔嗒”声响时，即停止加力，不得超拧，对于小直径钢筋，不宜拧紧力过大，否则会造成螺纹勒扣，影响接头承载力。4）、钢筋连接时，必须一次进行，不得从两边往中间连接。5）、现场钢筋接头拧紧完成后，必须使用专用的力矩扳手（施工与检验用不能混用）进行拧紧力矩的检查，以确保接头的自锁效果，其拧紧力矩值见下表：
6）、套筒连接施工应重点防治的主要缺陷及通病：a、连接套筒两端外露有效螺纹数量相差较大；b、连接套筒两端均无外露有效螺纹；c、钢筋连接施工时，套筒与钢筋丝头旋合困难，一端或两端外露有效螺纹过长等。对于上述问题，应认真分析产生缺陷的原因，采取措施并严加控制，否则会严重影响接头的连接质量，造成连接质量的重大隐患。
本工程总共使用直螺纹标准型接头21500个，正反丝口型接头1900个，现场共取样240组，试件初检合格率为99%，复检合格率100%。从接头的初检、复检拉伸检测报告所反映的数据来看，试件的抗拉强度平均值，全都大于钢筋的抗拉强度标准值，大于等于钢筋原材的抗拉强度实测值的0.95倍，具有95%以上的保证率，可视为等强度连接，符合Ⅱ级接头的抗拉强度要求，符合设计要求。
五、结语
滚轧直螺纹钢筋连接技术在本工程中的应用，提高了施工质量，加快了施工进度，产生了明显的经济效益。同时我们也应该注意到，
滚轧直螺纹钢筋连接技术是一门综合很强的技术，涉及面较广，施工、监理单位只有从工厂生产的产品、丝头现场加工、施工工艺、连接施工操作进行全面质量控制和检查验收，才能保证工程施工质量。
参考文献：
[1]徐有邻，吴晓星 滚轧直螺纹钢筋连接技术应用指南
[2]钢筋机械连接通用技术规程JGJ107-2003
[3]滚轧直螺纹钢筋接头连接JG163-2004