【劲性柱】双螺套替代焊接的表现不可思议！

在建筑结构中，因其优异的结构力学性能，劲性柱结构目前受到了许多结构建筑师的亲睐。其中，有型钢与钢筋的组合连接，有型钢、钢筋与型钢、钢筋的组合连接，这其中有钢筋包裹在型钢外层（筋包钢），有型钢包裹在钢筋外层（钢包筋）。

 

下面，我们就上述的第一种情况，介绍双螺套接头在该结构连接中的方法及特点。

 

（1）型钢与钢筋的组合连接

如图1、图2所示的型钢柱与钢筋梁的组合连接结构示意图。

图1（俯视图）

 

之前，我们常用的连接方法是，结构设计中在钢柱翼缘范围内采用钢柱上外挑牛腿与之连接，以外钢柱翼缘板宽280mm翼缘板上焊接连接板为例，钢筋通常需要通过焊接在连接板上实现钢筋梁与型钢柱的连接，如图2所示（插入该方法连接实物照片）。

 

采用传统焊接连接方法，钢柱翼缘外挑钢牛腿连接板与钢筋焊接的方案，现场不仅钢筋焊接困难，焊接质量以及钢筋位置的准确性难以得到保证，而且现场焊接时间长，往往也无法满足对工期、质量的要求。

一、问题分析：

图3  水平钢筋与型钢柱采用翼缘板焊接连接构造示意图

（1）技术方面①280mm宽翼缘板上需要焊接3~4块连接板，板间净间距仅为45~60mm，且需要通过柱筋和梁筋，钢筋难以排布。②采用连接板连接时，导致钢筋轴向与加劲板（外挑连接板对应位置）不重合，存在与腹板偏心的影响，受力不合理。（2）施工方面①钢筋与相邻连接板间距过小，混凝土难以振捣密实。②劲性柱内钢筋密集，安装不便。③框架梁钢筋与型钢柱连接比较复杂，现场钢筋通过连接板与型钢柱进行连接，现场焊接工作量大。这种工况下，钢筋梁为什么不采用钢筋直螺纹接头与型钢柱连接？该工况下如采用直螺纹接头连接，一般都会在两侧采用焊接型直螺纹接头，中间再采用一个直螺纹接头。而在两个型钢柱固定位置的情况下，其连接顺序一定是先连接两侧焊接端接头，再连接中间接头，此情况下一般会采用加长螺纹型直螺纹接头，但因一旦两端先连接拧紧后，中间接头连接则无法再旋转钢筋，该接头中间无法对顶紧以保证接头变形性能。再则，采用剥肋滚轧工艺，接头外露的长螺纹也无法保证强度可靠。采用双螺套接头解决方案：

 

（1）单根水平钢筋与型钢柱连接方案

焊接型直螺纹接头+双螺套接头+焊接型直螺纹接头，可减少大量焊接作业时间及焊接质量风险，可节约连接钢板、焊接材料的昂贵费用，现场操作方便快捷。

双螺套接头的构造如图3、图4所示。连接后的施工现场图片如图5、图6所示。

 

图5  焊接端照片

新型连接方法，劲性柱两端使用焊接套筒，中间采用双螺套套筒进行对接！

图6  双螺套中间端照片

 

二、技术特点

北京五隆兴科技发展有限公司全自主研发“WL 双螺套钢筋接头”，以“钢筋不旋转”连接为主要特征，具有连接速度快、施工便利、质量可靠、成本低、可以全天施工等特点。

                                                                           图7 型钢与钢筋使用双螺套组合连接

 

双螺套具有以下技术特点：

①连接接头处无湿作业，全机械连接；②连接快速，仅需 20 秒。连接完成后即可承力；

③钢筋连接质量合格与否可目测检验，简单清晰；

④现场接头质量检验简单、快捷，与普通直螺纹接头一致；

⑤钢筋连接作业面无需其机具设备，仅需连接扳手。

几种连接方法，可根据结构需要，自行选择连接位置！

 

三、双螺套连接与焊接工艺对比：

—	焊接	双螺套
工时	3～4H	0.5H
成本	定制牛腿焊机耗材	双螺套
标准化	工人水平不同难以标准化	可实现标准化作业
安全性	焊接质量因人而异质检麻烦	一级接头质检简单

接下来以32mm为例，将双螺套连接及焊接的成本进行更详尽的对比。

 

（一）焊接：以直径32mm钢筋为例

牛腿尺寸	材料净重	厂家取费（元/kg)	牛腿单价
600*480*40	90.432	12	1085.184
双边焊缝长≥6d（mm)	净焊接时间	焊工工资	8根钢筋焊接人工费
192	3～4	400	200
完成单个牛腿钢筋连接施工速度：4～6小时		一级接头连接质量：不稳定焊缝质量无损检测：麻烦
单根费用（元）：161.898

影响焊接质量的因素：①环境因素（温度、湿度）、②人员素质不一③焊条材质、④焊机稳定性、⑤焊接方法⑥测：拉伸、弯曲、冲击、超声波回弹综合法技术（二）双螺套：以直径32mm钢筋为例

双螺套单价	可焊接套筒	钢筋套丝+安装费（元/个）	单根费用
73	8	6	87元
完成单个牛腿钢筋连接施工速度：0.5小时		一级接头连接质量：稳定 连接质量检测：简单

 

四、双螺套接头技术验证：

通过了国家建筑工程质量监督检验中心型式检验HRB400E Ⅰ级接头

HRB500E Ⅰ级接头

通过了国家建筑工程质量监督检验中心“美标”型式检验

通过了国家建筑钢材质检中心200万次疲劳性能检验

取得了国核示范工程“荣成核电”允许使用批复

通过了中国建筑科学院“CABR”产品认证

 

【案例】钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱连接瓶颈技术

钢筋与型钢钢骨柱连接，在很多大型公建项目上都会遇到连接所带来的的质量控制问题，具体如下；

 

图一：  钢筋的一端进行直螺纹加工与型钢柱通过焊接套筒进行有效连接，其特点方便快捷，操作简单，质量稳定且可控，功效高，成本较低。

图二：另一端钢筋因无法转动，采用连接板焊接操作。特点能够解决钢筋在无法转动的情况下与型钢柱连接，但焊接质量不合格项较多，质量管控难度大，连接效率低，探伤检测合格率低，质量不稳定，连接板重量大造价高，检测难度大。

图三：两端均采用焊接套筒连接，因钢筋无法再次转动，造成连接困难，采用焊接连接。焊接长度损失原料，焊接质量同样不可控，焊接作业时间长，合格率低，功效低，探伤检测无法保证100%合格，且检测费用高，施工进度难以保证。

图四 ：一种新型装配式机械连接工艺，型钢钢骨柱均采用焊接套筒连接，中间不能转动的部位，采用新型机械连接方法，将两根不能转动的钢筋进行原位连接，连接时连接钢筋不会产生位移，操作仅需要连接扳手。连接速度一分钟完成操作（钢筋同样是直螺纹丝头），现场构件割取，达到一级接头强度，批量连接质量非常稳定，作业时间大幅降低，质量验收可操作性强。现场无明火作业，大量节省焊工作业及费用。

图五：竖向钢筋与型钢梁连接，同样上下两个钢筋在无法转动的情况下，通过旋转套筒完成原位连接。

图六 直螺纹与新型套筒的完美结合，各施所长，降本增效。

从以上数据及案例不难看出，在劲性柱连接时选择双螺套连接方案优势一目了然！

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