關于建筑鋼筋機械連接專利技術的幾點思考

舒敬富，袁書強，郁浩峰

（1.寧波建工工程集團有限公司，浙江 寧波 315040；2.中國兵器科學研究院寧波分院，浙江 寧波 315103；3.寧波博睿思特種材料科技有限公司，浙江 寧波 315195）

0 引言

隨著國民經濟的迅速發展，鋼筋在建筑結構中的應用比例越來越高，鋼筋工程質量的好壞直接影響建筑工程質量，鋼筋連接主要包括綁扎、搭接、焊接和機械連接方法。對于橋梁、大型建筑等選擇直徑25mm 以上鋼筋施工的建筑需采用機械連接技術。為了提升施工效率、提高連接接頭的可靠性、質量一致性，國內大量企業及個人對連接接頭的技術進行了廣泛研究，申報了大量專利成果，本文查找了近些年來鋼筋連接件的專利，分析了鋼筋機械連接專利技術的創新方向，并了解了實際在施工中得到應用的專利的優勢。

1 專利檢索結果

本文對鋼筋連接件的專利進行了檢索和篩選，共篩選出116篇專利進行閱讀分析。根據《專利法》規定，自申請日起計算，發明專利權的期限為20 年，實用新型專利權，外觀設計專利權的期限為10 年。對10 年內的專利法律狀態進行統計后發現部分專利已經不受法律保護，因此判斷實際有部分專利在保護期內被專利權人主動放棄，說明這些專利不能夠為專利權人帶來足夠的經濟效益。圖1 是這些專利的申請年份與法律狀態分布情況，其中圖（2）、（3）、（4）中白色區域代表仍在保護期內的專利數量。

圖1 專利年份與法律狀態分布

2 分類分析

根據查閱的專利中鋼筋連接件的類型，大部分可歸為直螺紋套筒、擠壓連接套筒和帶有自鎖功能的連接件三類。

2.1 直螺紋套筒

表1 中列舉了一些關于螺紋連接套筒外形的改進的專利。螺紋連接套筒外形由簡單圓筒狀改成帶肋、多邊形或異型等形狀，使連接件在擰緊過程中不易打滑，且能連接得更加緊固，對連接過程中的工作效率和鋼筋連接強度都有所提高。帶軸向直肋的套筒可以有各種不同分布和數量的設計，多邊形套筒也可以改變邊的數量和其中幾條邊的長度，但為了配合擰緊所用工具的使用，主要還是六邊形較合適。帶外螺旋槽、與鋼筋相同肋、條狀溝槽的套筒主要是為了提高鋼筋連接套筒與混凝土的握裹性，減少因振動造成混凝土脫落，使鋼筋混凝土整體的結構穩定性加強。

表1 典型直螺紋套筒

2.2 擠壓連接套筒

表2 列舉了一些擠壓連接套筒。擠壓的方式主要分兩種，一種是徑向擠壓套筒，該方法將鋼筋插入套筒，利用專用機器將套筒和鋼筋一起壓扁，擠壓后連接處截面不再是圓形，利用套筒塑性流動將套筒材料鑲嵌到螺紋鋼筋肋條內部防止套筒與鋼筋脫出，如鋼筋直螺紋擠壓連接接頭在P 箭頭處施加壓力形成擠壓變形。另一種是軸向擠壓，通過軸向運動的模具驅使套筒塑性變形將套筒材料鑲嵌到螺紋鋼筋肋條內部防止套筒與鋼筋脫出。軸向擠壓還可以分為直接將鋼筋與套筒之間形成鑲嵌配合，連接件中一部分零件與另一部分零件形成鑲嵌配合間接將鋼筋與套筒連接為一個整體，后一種配合形式還可以與自鎖相結合。

表2 擠壓連接套筒

2.3 有自鎖功能的鋼筋連接件

表3 列舉了一些帶有自鎖功能的鋼筋連接件，為了達到自鎖的效果使連接處不易脫出，這類連接件需要設計成多個零件組合成一個連接件的形式，一些設計中其零件數量過多安裝過于繁復很難在施工時進行應用。自鎖式鋼筋連接件主要有分片內套筒加整體外套筒形式和內置卡扣結構形式。其中分片以二到三片為主，片數過多影響安裝速度。內置卡扣可以有單個卡扣或多個卡扣，還可以配合彈簧使用，避免自鎖結構松動。

表3 自鎖連接件

3 結果分析

鋼筋接頭的設計需滿足《鋼筋機械連接技術規范》（JGJ 107—2016）的要求，考慮到接頭成本、安裝的便利性，目前市場上實際使用最多的的鋼筋連接件仍然是簡單的直螺紋套筒，而且以不帶肋的圓環形套筒為主。①因為簡單直螺紋套筒的結構不易產生應力集中，強度能夠符合技術要求；②因為零件數量少、形狀簡單，可以節約連接件的生產及購買成本；③因為安裝方法一目了然，對工人的操作技術要求低，不易出現安裝錯誤。

近年來隨著籠式鋼筋整體連接技術的迫切需求，山東青島森林金屬制品有限公司研發的擠壓錐套鎖緊式鋼筋接頭、寧波博睿思新材料股份公司開發的插入式套筒可以解決籠式鋼筋整體安裝的技術難題，目前實現了年產10 萬套的批量生產。

創新是我國的基本國策，也推動了鋼筋連接專利技術的不斷涌現。鋼筋連接技術看似簡單，要滿足技術要求卻非易事，由于大部分專利發明者忽視了接頭殘余變形，產品成本的約束以及安裝便利的多重要求，大多數專利并不能得到實際應用，根據近二十多年來鋼筋連接專利的法律狀態查詢結果，大部分專利將會在幾年后失效，該現象應引起相關技術人員關注。