钢筋机械连接技术规程

赤峰市建设工程质量监督站高级工程师叶春海2011-2一、钢筋的连接方式及执行标准情况1.绑扎搭接接头有关要求及规定《混凝土结构工程施工质量及验收规范》GB50204-2002第5.4.6条2.钢筋焊接接头现行标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2003标准正在进行修订，修订的主要内容有：①增加了术语和符号；②根据国家现行标准，特别是GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》中细晶粒钢筋的出现，做了细晶粒钢筋各种焊接方法的试验后，增加了适用于焊接的钢筋牌号和规格；③对用于钢筋电渣压力焊的钢筋下限直径，从14mm延伸至12mm；④在焊接工艺方法方面，将箍筋闪光对焊从原来“钢筋闪光对焊”中列出，增补内容，单独成节；⑤在钢筋电弧焊中，增加了CO2气体保护电弧焊的内容；⑥在钢筋气压焊方面，增加了半自动钢筋固态气压焊和钢筋氧液化石油气熔态气压焊的内容；⑦在预埋件T形接头焊接中增加了钢筋埋弧螺柱焊。钢筋氧液化石油气熔态气压焊：钢筋气压焊的基本原理是采用氧-燃料气体火焰将两钢筋对接处进行加热,使其达到塑性温度(约1250℃)或熔化温度(1540℃以上)加压完成的一种压焊方法。达到塑性温度的称为固态气压焊,即闭式气压焊;达到熔化温度的称为熔态气压焊,即开式气压焊。螺柱焊：将螺柱一端与板件(或管件)表面接触并通电引弧，待接触面熔化后，给螺柱一定压力完成焊接的方法。钢筋埋弧螺柱焊：它是将螺柱焊与埋弧焊很好结合,经试验研究而发明的一种新技术。其基本原理是,采用螺柱焊焊枪将钢筋夹紧,顶压在钢板上,利用螺柱焊机输出强电流,熔化钢筋和钢板在焊剂层下形成熔池,加压完成一种压焊接头。3.钢筋机械接头新标准编号：《钢筋机械连接技术规程》JGJ107-2010实施时间：2010年10月1日标准性质：行业标准本规程修订的主要技术内容是：1．是在《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003的基础上修订的，将原行业标准《带肋钢筋套筒挤压连接技术规程》JGJ108-96、《钢筋锥螺纹接头技术规程》JGJ109-96中有关接头的加工与安装等专门要求纳入本规程，同时纳入了镦粗直螺纹钢筋接头和滚轧直螺纹钢筋接头的现场加工和安装要求；2．修改了不同等级钢筋机械接头的性能要求及其应用范围；3．用残余变形代替非弹性变形作为接头的变形性能指标；4．补充了型式检验报告的时效规定和型式检验中对接头试件的制作要求；5．现场工艺检验中增加了测定接头残余变形的要求，修改了抗拉强度检验的合格标准；6．增加了型式检验与现场检验试验方法的耍求；7．修改了接头疲劳性能相关要求。二、《钢筋混凝土施工验收规范》对钢筋连接的有关规定1、绑扎搭接同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。绑扎搭接接头中钢筋的横向净距不应小于钢筋直径，且不应小于25mm。钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3ll（ll为搭接长度）。同一连接区段内，纵向受拉钢筋搭接接头面积百分率应符合设计要求；当设计无具体要求时，应符合下列规定：1）对梁类、板类及墙类构件，不宜大于25%；2）对柱类构件，不宜大于50%；3）当工程中确有必要增大接头面积百分率时，对梁类构件，不应大于50%；对其他构件，可根据实际情况放宽。2、机械连接接头或焊接接头当受力钢筋采用机械连接接头或焊接接头时，设置在同一构件内的接头宜相互错开。纵向受力钢筋机械连接接头及焊接接头连接区段的长度为35倍d（d为纵向受力钢筋的较大直径）且不小于500mm。同一连接区段内，纵向受力钢筋的接头面积百分率应符合设计要求；当设计无具体要求时，应符合下列规定：1）在受拉区不宜大于50%；2）接头不宜设置在有抗震设防要求的框架梁端、柱端的箍筋加密区；当无法避开时，对等强度高质量机械连接接头，不应大于50%；3）直接承受动力荷载的结构构件中，不宜采用焊接接头；当采用机械连接接头时，不应大于50%。三、钢筋机械连接技术规程（一）总则1、为在混凝土结构工程中使用钢筋机械连接做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量，制定本规程。规程制定的目的是：对房屋建筑和一般构筑物中钢筋的各种机械连接接头的设计原则、性能等级、质量要求、应用范围以及检验评定方法作出统一规定，与《混凝土结构设计规范》GB50010配套应用。2、本规程适用于房屋建筑与一般构筑物中各类钢筋机械连接接头（以下简称接头）的设计、应用与验收。构筑物指：电视塔、烟囟等高耸结构、容器及市政公用基础设施等；公路和铁路桥梁、大坝、核电站等其他工程可参考使用。3、用于机械连接的钢筋应符合现行国家标准《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2的规定。新国家标准《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2列入了HRB500级钢筋和晶粒细化钢筋，对上述钢筋采用钢筋机械连接尚无很多实践经验，但只要满足接头强度和变形性能要求即可应用，采用什么接头形式需要在工程实践和市场中优胜劣汰。4、钢筋机械连接除应符合本规程外，尚应符合国家现行有关标准。（二）术语1、钢筋机械连接通过钢筋与连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。机械连接接头的类型主要有：①套筒挤压接头：通过挤压力使连接件钢套筒塑性变形与带肋钢筋紧密咬台形成的接头；②锥螺纹接头：通过钢筋端头特制的锥形螺纹和连接件锥螺纹咬合形成的接头；③镦粗直螺纹接头：通过钢筋端头镦粗后制作的直螺纹和连接件螺纹咬合形成的接头；④滚轧直螺纹接头：通过钢筋端头直接滚轧或剥肋后滚轧制作的直螺纹和连接件螺纹咬合形成的接头；⑤熔融金属充填接头：由高热剂反应产生熔融金属充填在钢筋与连接件套筒间形成的接头；⑥水泥灌浆充填接头；用特制的水泥浆充填在钢筋与连接件套筒间硬化后形成的接头。2、接头抗拉强度接头试件在拉伸试验过程中所达到的最大拉应力值。3、接头残余变形接头试件按规定的加载制度加载并卸载后，在规定标距内所测得的变形。测量仪表应在钢筋两侧对称布置，取钢筋两侧仪表读数的平均值计算残余变形值。变形测量标距L1=L+4d式中：L1——变形测量标距L——机械接头长度；d——钢筋公称直径4、接头试件的最大力总伸长率接头试件在最大力下在规定标距内测得的总伸长率。“最大力总伸长率”的含义与国家标准《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2中钢筋最大力总伸长率的含义相同，代表接头试件在最大力下在规定标距内测得的弹塑性应变总和。5、机械连接接头长度接头连接件长度加连接件两端钢筋横截面变化区段的长度。“接头长度”定义明确了各类钢筋机械连接接头的长度，对于接头试件断于钢筋母材或断于接头提供了判别依据。按照定义，对带肋钢筋套筒挤压接头，其接头长度即为套筒长度；对锥螺纹或滚轧直螺纹接头，接头长度则为套筒长度加两端外露丝扣长度；对镦粗直螺纹接头，接头长度则为套筒长度加两端镦粗过渡段长度。6、丝头钢筋端部的螺纹区段。（三）接头的设计原则和性能等级1、接头的设计应满足强度及变形性能的要求。强度指接头的抗拉强度;变形性能主要有单向拉伸、高应力反复拉压、大变形反复拉压性能。2、接头连接件的屈服承载力和受拉承载力的标准值不应小于被连接钢筋的屈服承载力和受拉承载力标准值的1.10倍。设计接头的连接件时，应留有余量，其屈服承载力标准值（套筒横截面面积乘套筒材料的屈服强度标准值）及受拉承载力标准值（套筒横截面面积乘套筒材料的抗拉强度标准值）均应不小于被连接钢筋相应值的110倍，以确保接头可靠的传力性能。（主要指套筒的截面设计值）3、接头应根据其性能等级和应用场合，对单向拉伸性能、高应力反复拉压、大变形反复拉压、抗疲劳等各项性能确定相应的检验项目。接头单向拉伸时的强度和变形是接头的基本性能。高应力反复拉压性能反映接头在风荷裁及小地震情况下承受高应力反复拉压的能力。大变形反复拉压性能则反映结构在强烈地震情况下钢筋进入塑性变形阶段接头的受力性能。上述三项性能是进行接头型式检验时必须进行的检验项目。而抗疲劳性能则是根据接头应用场合有选择性的试验项目。4、接头根据抗拉强度、残余变形以及高应力和大变形条件下反复拉压性能的差异，分为下列三个性能等级：Ⅰ级接头抗拉强度等于被连接钢筋的实际拉断强度或不小于1.10倍钢筋抗拉强度标准值，残余变形小并具有高延性及反复拉压性能。Ⅱ级接头抗拉强度不小于被连接钢筋抗拉强度标准值，残余变形较小并具有高延性及反复拉压性能。Ⅲ级接头抗拉强度不小于被连接钢筋屈服强度标准值的1.25倍，残余变形较小并具有一定的延性及反复拉压性能。钢筋机械连接接头的型式较多，受力性能也有差异，根据接头的受力性能将其分级，有利于按结构的重要性、接头在结构中所处位置、接头百分率等不同的应用场合合理选用接头类型。例如，在混凝结高应力部位的同一连接区段内必须实施1OO%钢筋接头的连接时，应采用Ⅰ级接头；实施50%钢筋接头的连接时，宜优先采用Ⅱ级接头；混凝土结构中钢筋应力较高但对接头延性要求不高的部位，可采用Ⅲ级接头。分级后也有利于降低套筒材料消耗和接头成本，取得更好的技术经济效益；分级后还有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。5、Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级接头的抗拉强度必须符合下表的规定。ffstkmst0ffstkmst0本条规定了各级接头的抗拉强度。抗拉强度是接头最基本也是最重要的性能，本条为必须严格遵守的强制性条文。6、Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级接头应能经受规定的高应力和大变形反复拉压循环，且在经历拉压循环后，其抗拉强度仍应符合本规程表3.0.5的规定。接头在经受高应力反复拉压和大变形反复拉压后仍应满足最基本的抗拉强度要求，这是结构延性得以发挥的重要保证。7、Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级接头的变形性能应符合下表的规定。注：当频遇荷载组合下，构件中钢筋应力明显高于0.6fyk时，设计部门可对单向拉伸残余变形uo的加载峰值提出调整要求。钢筋机械连接接头在拉抻和反复拉压时会产生附加的塑性变形，卸载后形成不可恢复的残余变形(国外也称滑移)，对混凝土结构的裂缝宽度有不利影响，因此有必要控制接头的变形性能。原《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003中，单向拉伸时用非弹性变形，反复拉压时用残余变形作为变形控制指标，本规程修订时．统一改用残余变形作为控制指标。修改后更有利于施工现场工艺检验中对接头试件单向拉伸的变形性能进行检验。本规程规定了施工现场工艺检验中增加接头单向拉伸残余变形的检验要求，从而较好地解决了型式检验与现场接头质量严重脱节的弊端，对提高接头质量有重要价值；但另一方面，如果残余变形指标过于严格，现场检验不合格率过高，会明显影响施工进度和工程验收，在综合考虑上述因素并参考编制组近年来完成的6根带钢筋接头梁和整筋梁的对比试验结果后，制定了表3.0.7中的单向拉伸残余变形指标，Ⅰ级接头允许在同一构件截面中100%连接、uo的限值最严，Ⅱ、Ⅲ级接头由于采用50%接头百分率，故限值可适当放松。表3.0.7注中：当频遇荷载组合下，构件中钢筋应力明显高于0.6fyk时，设计部门可对单向拉伸残余变形uo的加载峰值提出调整要求。由于各类工程结构荷载变异较大，本条注为设计部门按照结构的特殊荷载情况提供了灵活处理的余地。高应力与大变形条件下的反复拉压试验是对应于风荷载、小地震和强地震时钢筋接头的受力情况提出的检验要求。在风荷载或小地震下，钢筋尚未屈服对，应能承受20次以上高应力反复拉压，并满足强度和变形要求。在接近或超过设防烈度时，钢筋通常都进入塑性阶段并产生较大塑性变形，从而能吸收和消耗地震能量。因此要求钢筋接头在承受2倍和5倍于钢筋屈服应变的大变形情况下，经受4～8次反复拉压，满足强度和变形要求。这里所指的钢筋屈服应变是指与钢筋屈服强度标准值相对应的应变值，对国产HRB335级钢筋，可取εyk=0.00168，