建筑產業化相關鋼筋加工技術研究進展

劉赫凱

（中冶建工集團有限公司，重慶 400048）

0 引言

改革開放三十多年來，建筑行業得到突飛猛進的發展，但是我們必須清醒地認識到，這種發展更多的是粗放式發展，我們還沒有從根本上擺脫勞動密集型、生產粗放型的發展模式。“建筑產業現代化”被業界提出已有十幾年，到目前為止還沒有實質性突破，其根本原因是缺少科學技術的支撐，科學技術是第一生產力的作用沒能得到體現。由此，建筑行業需要創新、可以創新的地方很多，而鋼筋加工技術的革新是建筑產業現代化重要的方向之一。

1 鋼筋加工技術現狀

1.1 箍筋加工技術

建筑產業化強調以工業化生產方式建造住宅，以提高生產效率和整體質量，并有效降低能耗、節約資源、保護環境，從根本上改變傳統建筑方式對資源能源的大量消耗及對環境帶來的巨大影響。傳統建筑用箍筋主要在施工現場制作，由于受現場條件的限制，主要依靠人力通過調直機、切斷機、彎曲機等單機分散加工制作。這種加工方式存在機械化程度及生產效率低、勞動強度高、加工質量難以控制、材料損耗高、用工量大、占地面積大且不利于文明施工等諸多問題，嚴重制約了建筑施工現代化水平的提高。

1.2 鋼筋錨固技術

鋼筋與混凝土之間的粘結錨固性能是保證鋼筋和混凝土共同工作的必要條件，因此必須保證鋼筋有足夠的錨固長度。但由于結構尺寸限制，直鋼筋所需錨固長度通常很難滿足，現階段主要加工方式是通過在鋼筋端部采用彎鉤并保證足夠彎后平直段實現鋼筋錨固。傳統彎鉤錨固形式雖具有制作簡便、成本較低的優勢，但因彎折段鋼筋與平直鋼筋相互干擾，造成鋼筋綁扎困難，而且加大了混凝土的澆筑、振搗作業的施工難度，很難保證節點位置混凝土施工質量。

2 新型鋼筋加工技術研究

2.1 焊接箍筋技術

針對傳統鋼筋加工中存在的問題，研究人員展開了大量研究。李智能等[1]在大量研究的基礎上提出利用電阻壓接焊工藝生產焊接網片箍筋，并申請了《混凝土結構用焊接網片箍筋》等一系列專利。該方法不僅可節約鋼筋彎鉤錨固部分，還可節約復合箍筋重復段，可節約超過20%的箍筋用量，同時具有焊接速度快、操作技術要求低等優勢。2014年重慶市將該技術列為地方規范。焊接網片箍筋施工工法于2015年被列為國家級工法，在重慶市部分工程中應用焊接箍筋技術取得了良好的經濟和社會效益。但現階段各加工設備機械化程度低，仍需要靠人力銜接，箍筋的加工速度難以滿足大型工程的需要。

趙紅學等[2]研制開發了一款焊接封閉箍筋生產設備，采用自動流水線作業，減少人員操作，提高了生產效率和成品質量。但由于采用閃光對焊工藝，使其最大焊接速度受到影響，同時由于機構設置使其最小焊接尺寸受到影響，無法焊接尺寸小于200mm的箍筋，因此該生產設備仍無法滿足連續大批量的生產，無法滿足產業化生產的需要。

因此有必要利用先進的生產工藝，開發一款集成高效的焊接箍筋生產技術，將焊接箍筋分散工序，集成變為標準化生產，改變現有分散加工落后面貌，實現箍筋專業化、規模化加工生產與施工，提高加工質量和效率，為實施降耗增效、節能環保的國家可持續發展的建筑產業化戰略提供技術支撐。

2.2 鋼筋機械錨固技術

為了解決彎鉤錨固鋼筋引起的節點位置鋼筋擁堵問題，國內外學者針對鋼筋端部機械錨固性能展開了大量研究，主要包括鋼筋錨固板[3]、擴大套頭[4]和冷鐓鐓頭[5]等形式。研究結果表明端部機械錨固鋼筋表現出了優異的錨固性能，可有效替代傳統彎鉤錨固形式。但現有錨固板或擴大套頭成本較高，不適用于普通民用工程，而普通冷鐓鐓頭對于大直徑高強度鋼筋來說，所需液壓設備體積過大，設備成本較高。因此有必要研發一種機械錨固技術，既可滿足鋼筋錨固的規范要求，又可緩解混凝土結構節點鋼筋擁堵問題，同時具有相對低廉的價格，適用于普通混凝土建筑中。

2.3 鋼筋鐓錨技術

鋼筋鐓錨技術是將鋼筋端部通過電阻加熱到一定溫度后施加鍛壓力，在鋼筋端部形成一體化的擴大鐓頭。依靠錨固長度范圍內鋼筋與混凝土的粘結作用和鐓粗頭承壓面的承壓作業共同承擔鋼筋規定的錨固力，實現鋼筋的機械錨固作用。采用鐓錨方法可減少鋼筋錨固長度40%以上，在框架節點中應用，可節約錨固用鋼材60%以上。由于鋼筋鐓錨成型技術具有端頭錨固剛度大、變形性能好、安裝施工方便等優點，避免了鋼筋密集擁堵導致的鋼筋設置和綁扎困難的問題，并可改善節點受力性能和提高混凝土的澆筑質量，必將受到廣大工程技術人員的廣泛歡迎。

鋼筋鐓頭錨固可應用于現澆結構和預制PC構件中，同時其應用也不僅局限于房屋建筑工程，還可在橋梁、水利水電、核電站、地鐵等大型工程中應用，為工程建設提供了一種可靠、方便、經濟的錨固技術，具有廣闊的市場和應用前景以及重要的社會和經濟價值。

3 自動化加工設備

3.1 箍筋數控加工設備

現有數控自動箍筋設備大都采用單頭彎折機構和電機控制系統。該方式優點在于控制系統簡便、精度控制效果較好，但缺點在于加工效率不高，對于大尺寸箍筋容易發生箍筋扭轉的情況。另一種數控彎箍設備是五機頭數控彎箍機，該設備可實現多根鋼筋同時加工，使生產效率明顯提高，并可有效避免單頭彎折機構中箍筋扭轉的問題，但五機頭彎箍機彎折機構相對復雜，故障率高。

針對焊接箍筋技術，筆者所在公司自主研發了具有自主知識產權的焊接箍筋自動化焊接加工設備（圖1、圖2），可完成焊接格網箍筋和剪力墻箍筋的自動焊接，實現自動上料、自動焊接、自動收撿，達到生產質量可靠、生產效率高、成本投入少、節省勞動力的目的。

圖1 復合箍筋自動焊接機

圖2 剪力墻箍筋自動焊接機

3.2 鋼筋鐓粗機

筆者所在公司根據鋼筋加熱鐓粗工藝自主研發的鋼筋鐓粗機（圖3），可以將直徑在14～32mm的鋼筋在30～60s鐓粗成型，形成的擴大鐓粗頭、鋼筋鐓粗頭與鋼筋一體成型，加工參數均由機器控制，加工速度快、質量和性能穩定可靠。

圖3 鋼筋鐓粗專用設備

4 結語

目前，焊接箍筋和鋼筋鐓錨技術已在重慶市部分工程中得到應用，經濟效益和社會效益顯著。隨著制作工藝和加工設備的進一步改進和完善，重慶市建筑工程領域已準備大規模應用這兩項技術，進而向全國推廣應用，以推進建筑產業化的發展。