焊接箍筋工程應(yīng)用及電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)受力性能分析

　　【摘要】將傳統(tǒng)繁雜的箍筋綁扎技術(shù)代之以箍筋焊接技術(shù)，可以節(jié)省鋼材，實(shí)現(xiàn)箍筋產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及運(yùn)輸;同時(shí)本文簡(jiǎn)要介紹焊點(diǎn)對(duì)焊接箍筋性能的影響和檢驗(yàn)焊點(diǎn)強(qiáng)度的試驗(yàn)方法，箍筋焊接后焊點(diǎn)強(qiáng)度達(dá)到甚至優(yōu)于傳統(tǒng)綁扎箍筋的彎鉤錨固強(qiáng)度，滿足工程應(yīng)用并可用以工程推廣。

　　【關(guān)鍵詞】 箍筋 傳統(tǒng)綁扎 焊接連接 焊點(diǎn)強(qiáng)度 工程應(yīng)用

　　一、前言

　　近年來(lái)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的箍筋用焊接連接的方法取代傳統(tǒng)綁扎帶彎鉤錨固形式的連接方法，在節(jié)省彎鉤鋼筋用量上具有很大的潛力，同時(shí)采用箍筋焊接連接后的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑和施工也具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，這在很多相關(guān)文獻(xiàn)中都有介紹。本文僅就對(duì)電阻點(diǎn)焊箍筋焊接形式的工程優(yōu)點(diǎn)及其形成的焊點(diǎn)強(qiáng)度問(wèn)題和保證方法進(jìn)行初步探究。

　　二、焊接箍筋工程優(yōu)點(diǎn)

　　2.1、節(jié)省鋼材，經(jīng)濟(jì)效益明顯

　　以雙肢箍閃光對(duì)焊為例，規(guī)范規(guī)定在抗震地區(qū)一個(gè)箍筋彎鉤為10d，非抗震地區(qū)一個(gè)箍筋彎鉤為5d，以平直部分以10d來(lái)計(jì)算，箍筋用135°彎鉤比對(duì)接焊接增加的長(zhǎng)度為：

　　每米重量以公式0.617d2計(jì)算，以12mm直徑箍筋為例為0.88848kg/m，則對(duì)焊連接可節(jié)省鋼筋0.272㎏，以每噸4000元計(jì)算，則一個(gè)箍筋節(jié)省1.1元，由于箍筋數(shù)量巨大，一棟高層建筑往往需要幾十萬(wàn)乃至幾百萬(wàn)個(gè)箍筋，因而節(jié)約鋼筋用量十分可觀。對(duì)于復(fù)合箍筋來(lái)說(shuō)，其節(jié)約鋼筋的優(yōu)勢(shì)更明顯，因?yàn)楹附訌?fù)合箍筋不僅對(duì)比于傳統(tǒng)的雙肢箍在彎鉤上節(jié)約了鋼筋，還在傳統(tǒng)復(fù)合箍筋的彎曲重疊部分有相當(dāng)多的節(jié)省。

　　2.2、節(jié)省用工量，提高工效，加快施工速度

　　在所有焊接技術(shù)當(dāng)中，閃光對(duì)焊技術(shù)成熟，成本最低，焊接效率比較高，焊接接頭質(zhì)量可靠，并有專門的箍筋對(duì)焊機(jī)，文獻(xiàn)[1]曾對(duì)閃光對(duì)焊速度進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，當(dāng)箍筋的直徑為6-10mm時(shí)，其焊接速度可達(dá)150-200個(gè)/時(shí)。然后對(duì)144根柱，各取50%數(shù)量分別采用焊接箍筋和135°彎鉤箍筋施工，安裝工效前者是后者的1.5倍;對(duì)84根梁，各取半數(shù)進(jìn)行同樣地對(duì)比，安裝工效前者是后者的1.3-2.0倍。另外，箍筋焊接可以采用工廠預(yù)制生產(chǎn)，然后運(yùn)輸?shù)焦さ刂苯舆M(jìn)行安裝，方便了工人也加快了現(xiàn)場(chǎng)施工速度，國(guó)外已有相當(dāng)數(shù)量的實(shí)際工程應(yīng)用，并趨近于工業(yè)化生產(chǎn)。

　　2.3、有利的保證了混凝土的澆筑質(zhì)量

　　用焊接箍筋的鋼筋骨架，由于沒有了彎鉤和箍筋重疊部分，鋼筋骨架內(nèi)部空間變大，混凝土容易灌注下料，搗固混凝土?xí)r省力，不卡振動(dòng)棒，減少碰撞鋼筋，搗固混凝土質(zhì)量好。

　　三、箍筋電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)受力性能

　　電阻點(diǎn)焊由于具有能量集中、變形小、輔助工序少、無(wú)須填加焊接材料、生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)便和易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，特別適合于復(fù)合箍筋的焊接。電阻點(diǎn)焊在壓入深度保證的前提下會(huì)在兩鋼筋相交處形成熔核即電阻點(diǎn)焊的焊點(diǎn)，其熔核處焊點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度是電阻電焊箍筋強(qiáng)度保證的關(guān)鍵所在，也就是要保證焊接箍筋的點(diǎn)焊焊點(diǎn)在母材鋼筋達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)其抗剪承載力能達(dá)到不破壞的要求，文獻(xiàn)[4]對(duì)其進(jìn)行抗剪承載力試驗(yàn)表明：對(duì)于、級(jí)鋼筋(最高設(shè)計(jì)強(qiáng)度來(lái)說(shuō)能保證其在箍筋屈服時(shí)焊點(diǎn)不破壞。實(shí)際工程中箍筋一般不超過(guò)級(jí)鋼筋，除特殊要求外，很少用到級(jí)及以上強(qiáng)度鋼筋，也就是說(shuō)電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)強(qiáng)度能滿足工程中箍筋的受力要求。

　　另外相關(guān)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)的最大抗拉剪強(qiáng)度與焊接電流、焊接通電時(shí)間以及電極壓力等因素有關(guān)，為了保證電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)的強(qiáng)度，確保點(diǎn)焊質(zhì)量必須合理匹配這三個(gè)工藝參數(shù)。文獻(xiàn)[4]曾對(duì)這三種因素對(duì)點(diǎn)焊焊點(diǎn)強(qiáng)度的影響做過(guò)試驗(yàn)，并給出以下影響關(guān)系：焊接電流增大產(chǎn)生較多的熱量焊透率增大有利于熔核的生成，從而提高焊點(diǎn)的拉剪強(qiáng)度，并不是說(shuō)一味增大焊接電流，而要與其它兩個(gè)因素合理匹配才可以，但電流過(guò)大會(huì)產(chǎn)生燒穿現(xiàn)象，不利于焊點(diǎn)強(qiáng)度保證。通電時(shí)間延長(zhǎng)剛開始對(duì)強(qiáng)度增長(zhǎng)有利，但到一定程度后出現(xiàn)下降趨勢(shì)，強(qiáng)度下降同時(shí)也會(huì)增加接頭的硬度和脆性不利于受力，從焊接電流和通電時(shí)間兩因素考慮，應(yīng)該采用短時(shí)間內(nèi)大焊接電流的形式進(jìn)行點(diǎn)焊焊接。電極壓力與通電時(shí)間一樣，達(dá)到一定程度后產(chǎn)熱降低會(huì)影響熔核尺寸導(dǎo)致點(diǎn)焊焊點(diǎn)強(qiáng)度下降。所以，要保證電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)接頭的強(qiáng)度，必須合理匹配這三個(gè)工藝參數(shù)。

　　四、箍筋焊接后焊點(diǎn)的應(yīng)力集中和腐蝕性

　　眾所周知，鋼筋焊接后在焊點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，以及焊接后化學(xué)成分、組織及受力的不均勻性，受力后易成為破壞的關(guān)鍵區(qū)域，容易導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂，而鋼筋的腐蝕破壞是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)過(guò)早失效的首要因素，鋼筋焊接接頭焊點(diǎn)作為不同于母材本身的區(qū)域，其連接方式、力學(xué)性能等都有其特殊性，焊點(diǎn)質(zhì)量的好壞，能夠直接影響到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能。焊點(diǎn)在腐蝕環(huán)境中受力性能下降，容易導(dǎo)致焊接接頭的失效;同時(shí)在腐蝕介質(zhì)下，焊接產(chǎn)生的應(yīng)力集中區(qū)，裂紋很容易發(fā)展斷裂，而如果通過(guò)機(jī)械加工技術(shù)消除應(yīng)力集中后，焊接試件破壞時(shí)呈現(xiàn)出韌性斷裂，腐蝕裂紋不明顯，應(yīng)力集中嚴(yán)重的焊接試件則呈現(xiàn)出明顯的脆性斷裂形式，所以研究通過(guò)機(jī)械加工技術(shù)消除焊接產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象可以有效地提高箍筋焊接后焊點(diǎn)的受力性能和強(qiáng)度保證。

　　在實(shí)際工程中，為了防止焊點(diǎn)過(guò)早的腐蝕破壞，我們可以通過(guò)加大混凝土結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度來(lái)加以控制，在按照國(guó)家混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范取值的同時(shí)可以按照實(shí)際情況人為地增加1-2cm保護(hù)層厚度。同時(shí)減少混凝土添加劑中氯離子的含量，同樣可以減少焊點(diǎn)過(guò)早的腐蝕破壞給結(jié)構(gòu)帶來(lái)的不安全隱患。

　　五、小結(jié)

　　箍筋焊接技術(shù)相比于傳統(tǒng)綁扎帶彎鉤箍筋形式，其經(jīng)濟(jì)效益明顯，并能方便施工過(guò)程，是一種比較先進(jìn)的施工技術(shù)，宏觀經(jīng)濟(jì)效益等明顯的同時(shí)，其微觀受力性能比如焊點(diǎn)的強(qiáng)度問(wèn)題卻是需要深入研究的問(wèn)題，本文簡(jiǎn)要介紹了電阻點(diǎn)焊箍筋焊接方法的焊點(diǎn)強(qiáng)度保證方法以及受力性能，發(fā)現(xiàn)箍筋焊接產(chǎn)生的焊點(diǎn)強(qiáng)度能保證實(shí)際受力性能，只要質(zhì)量保證便可以用于工程應(yīng)用，電阻點(diǎn)焊的焊點(diǎn)的抗拉剪強(qiáng)度經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可以滿足規(guī)范要求。電阻點(diǎn)焊焊接提高熔核尺寸和焊透率，適當(dāng)匹配三種工藝參數(shù)能很好的保證焊接質(zhì)量，從而提高受力性能。另外，為了防止焊點(diǎn)被腐蝕發(fā)生過(guò)早的腐蝕破壞影響結(jié)構(gòu)安全，建議適當(dāng)提高混凝土保護(hù)層厚度1-2cm。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　【5】唐麗云，楊燁.鋼筋HRB400閃光對(duì)焊接頭應(yīng)力腐蝕研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2010，(08).

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