钢筋连接器在国家会议中心二期工程中的应用

国家会议中心二期工程地下二层为钢筋混凝土框架结构，地下一层为劲性结构，包括钢骨柱与框架梁、钢骨柱与钢骨梁； 地上为钢框架组合剪力墙结构，结构形式复杂，梁柱节点区域多，由于本工程为冬奥工程，不但工期紧，对施工质量也要求极高。

1　钢筋连接方案选择

本工程地下2层有13根钢管柱在基础底板生根，地下1层有270根钢管柱从地下二层顶板标高–7.400?m处生根，钢管柱截面多样，型钢梁柱节点钢筋密集。钢筋节点连接涉及框架结构梁水平纵向钢筋与钢骨柱连接、钢板剪力墙中的水平纵向钢筋与钢管柱节点连接及钢骨柱主筋与钢托座位置的连接。钢筋直径包括22, 25, 28, 32（mm）等，均属大直径钢筋，特别是展厅涉及钢骨柱间的大截面折形梁，其钢筋分两排布置，纵横交错，极为密集。

传统的钢筋连接形式主要有穿筋法、环梁法、焊接直螺纹套筒法及焊接连接板法等。穿筋法需在钢结构上开孔穿筋，会大幅降低钢结构的受力性能；环梁法因需使钢筋弯曲绕过钢结构而无法在梁柱节点位置实施；焊接直螺纹套筒法是在梁、柱平面上直接焊接直螺纹套筒，钢筋与直螺纹套筒机械连接虽可在一定程度上解决常规钢筋与钢结构的连接问题，但在梁柱节点钢筋加密区及钢托座间隙区域，没有足够的施工空间且无法完成双向固定连接；若采用焊接连接板法，则要满足钢筋焊接单面10? d 、双面5? d 焊接的要 求，且遇到多层梁钢筋同时与型钢柱连接时，现场操作面间隙狭窄，钢筋多且间距密，焊接难度大，难以保证连接质量。

针对上述施工难点，经设计单位多次复核，决定按节点实际情况综合采用钢筋连接器及优化钢筋间距等方法，利用各种钢筋连接方式的优点和工厂化加工的优点，提高现场的可操作性，降低施工难度，减少钢筋连接的现场焊接工作量和钢筋搭接接头的数量，以保证钢筋与钢结构的连接质量。

2　钢筋连接器

钢筋连接器的组成如图1所示。钢筋连接套与钢筋为机械连接，钢结构连接套与钢结构构件为焊接，两者间通过连接螺杆连接并通过拧紧两个锁紧螺母形成整体。该连接方式适用于钢筋丝头不能转动或不能轴向位移的梁柱节点区域。

图1　钢筋连接器

1—钢结构连接套；2—锁紧螺母；3—连接螺杆；4—钢筋连接套；5—钢筋；6—钢结构

（1）钢结构连接套的规格尺寸根据框架梁钢筋直径确定，连接套中的内螺纹需与钢筋丝头和连接螺杆的螺纹尺寸相匹配。为满足钢结构连接套与钢骨柱的焊接要求，需在连接套的一段进行焊接坡口处理，在加工厂或施工现场与钢骨柱预先焊成整体。

（2）钢筋连接器的连接螺杆外表面外螺纹需与钢筋连接套或钢结构连接套相对应。

（3）在锁紧螺母内，有与连接螺杆相对应的内螺纹将两个锁紧螺母置于连接螺杆上，位于钢筋连接套与钢结构连接套之间，用于锁紧连接螺杆与钢结构连接套、连接螺杆和钢筋连接套。

（4）框架梁钢筋采用专用滚轧直螺纹设备，在现场将钢筋端头部位一次性直接快速滚轧出直螺纹。

3　钢筋连接器的分类及使用方法

（1）普通型连接器为钢筋丝头与钢结构连接套直接连接，用于常规钢筋机械连接，其构造简单，不需其他零部件。 

（2）可调型连接器由多个部件组合使用，包含连接螺杆、锁紧螺母、钢结构连接套、通过调整连接螺杆的长度确定钢筋连接位置。钢筋不需轴向转动和轴向位移，一般用于钢筋丝头连接点位置组合且不能轴向位移或不能转动的部位（可微调0~20?mm）。

4　施工特点

（1）使用钢筋连接器解决了钢筋与钢骨柱间的连接问题。钢筋连接器连接强度高，接头质量可靠，接头强度达到JGJ 107—2019《钢筋机械连接通用技术规程》中I级接头性能要求，符合“强节点、弱构件”的设计原则。

（2）预先在工厂内将钢结构连接套焊接在钢骨柱上，其焊接位置比现场焊接定位准确。框架梁钢筋在现场机械连接，可缩短施工工期，提高施工效率。

（3）不同规格的钢筋均可使用，且不受构件类型和使用位置的限制，尤其对大跨度折型梁的适用范围更为广泛。

5　钢筋连接器的应用

5.1　深化设计

为满足施工需要，采用Revit、Tekla和AutoCAD等软件，通过3D建筑模型和深化设计，使梁柱节点处的所有钢筋准确定位，并确定钢结构连接套预焊接位置（图2）。

图2??钢筋与钢骨柱连接节点深化设计模型

5.2　钢筋连接器的布置原则

本工程使用连接器的节点位置较多，包括框架梁与钢骨柱节点位置、钢骨柱主筋与钢梁位置、剪力墙位置及暗柱钢筋连接位置等，施工前深化布置的主要原则为：对普通的框架梁及钢骨梁与钢管柱连接，另一端采用普通型钢结构连接套筒，一端采用钢筋连接器，钢筋均匀排布，上下铁应考虑箍筋角筋位置，箍筋定尺避免碰撞。

（1）钢骨柱主筋遇钢梁时，钢托座的下翼缘采用钢筋连接器连接，上翼缘板采用钢筋连接套筒（图3）。

图3　钢骨柱遇钢梁连接节点深化设计

（2）剪力墙中的钢筋，其中间钢筋弯锚，贯通钢筋的一端使用钢筋连接器和框架柱连接，另一端直接使用钢结构连接套连接（图4）。

图4　剪力墙中的连接节点深化设计

（3）连梁钢筋连接器的使用部位：钢柱与暗柱H型钢腹板之间的连梁钢筋在钢柱一侧采用钢筋连接器；钢柱与暗柱翼缘板间的连梁钢筋在一端采用钢筋连接器；暗柱翼缘板与翼缘板之间的连梁钢筋在一端采用钢筋连接器；暗柱H型钢腹板间的连梁钢筋不使用钢筋连接器。

（4）暗梁钢筋连接器使用部位：暗柱纵筋遇暗梁翼缘板时，在翼缘板一端暗柱纵筋使用钢筋连接器连接；暗柱纵筋遇暗梁腹板时，在暗梁腹板上开孔，暗柱纵筋直接穿过，不采用钢筋连接器连接。

5.3　钢筋连接器使用中的问题及对策

本工程施工过程中，钢筋连接器安装时的最主要问题是钢筋与钢筋连接器无法安装和钢筋连接器连接螺杆有效长度过长，经分析这两种情况的主要原因是钢筋未按现场钢构间实际尺寸下料和钢筋直螺纹丝扣未采取保护措施，为此经与建设、设计、监理单位单位进行研讨，规定了钢筋丝头加工尺寸及偏差要求，见表1。

表1  ??加工尺寸及偏差要求

为保证钢筋连接器与钢骨柱安装的顺利，并满足规范要求，经研究钢筋下料时的钢筋端部距钢骨柱连接面的预留尺寸，规定了距离要求，并以此为验收依据，见表2。

表2??连接前被连钢筋端部距钢骨柱连接面距离

在钢筋连接器安装前，为更准确地判断其就位安装尺寸，预先在每个连接螺杆的中点做出标记，规定中点距钢结构连接套和钢筋连接套端面的距离，见表3。

表3?? 连接前被连钢筋端部距钢骨柱连接面距离

图5为钢筋连接器现场检查情况。

图5　现场钢筋连接器检查

6　质量控制

钢筋连接器的质量控制是多工序、多构件的综合质量控制问题，须对钢筋丝头加工、钢结构连接套焊接、钢管柱构件运输、现场钢筋连接器的现场连接等施工工艺进行全面控制。常规的质量控制须满足现行标准，但目前规范中对钢筋连接器的型式检验尚无相关要求。为确定钢筋连接器的连接强度，对钢结构连接套进行现场复试，在同一施工条件下采用同批同规格的钢筋连接器，以500个为一个验收批进行检验和验收，不足500个也作为一个验收批。待复试合格后，在工厂将钢结构连接套筒及其他构件进行焊接，进行单项拉伸试验以确定其连接强度。