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焊接箍筋技术填补我国该领域技术空白

  • 时间:2015-5-11 14:24:01
  • 研发应时而生

      传统建筑用箍筋主要在施工现场制作,由于受现场条件的限制,加工精度不高,几何形状及尺寸误差较大,导致钢筋保护层厚度和构件截面计算高度难以保证,影响结构耐久性和承载力。而且由于抗震需要,箍筋端部需弯折成135度,伸直段长度10d,由此给现场制作安装带来不便,并且混凝土浇筑时易产生离析、卡泵,导致混凝土构件密实度不能满足要求;当有多排主筋时,受弯钩限制,主筋净距时常不能满足规范要求等质量隐患。

      另一方面现场加工不仅钢材损耗大,而且劳动强度高,人工加工成本逐年增高,目前已达550元/吨。私人作坊加工箍筋时通过拉伸减径等不法行为赚取量差,每吨仅收取80元加工费,通过减径后的钢筋最大拉断力及延性大为降低,抗震性能不能满足规范要求,存在严重安全隐患。

      不但如此,用工短缺的问题也日显突出。据有关学者研究,我国人口将逐渐进入老年化,劳动力的增长在2015年时将开始出现负值,然而国民经济每年持续以8%~10%的速度增长,由此劳动力的短缺矛盾将表现得尤为突出。施工企业长期以来依靠使用大量廉价的农民工,或许几年以后这样的情况将发生根本性改变,因此建筑行业大力推进工厂化、标准化、集约化的发展模式是社会发展的必然趋势。

      应时而生,中冶建工集团有限公司当仁不让地扛起了技术创新这面大旗,引领行业技术发展。它致力于先进施工技术、施工工艺的研发和应用,已有200余项核心技术、工法获国家、省部级认定,有205项专利获得授权,其中的焊接箍筋技术就是代表。

      攻克四大难点

      从提出项目最初的研究思路和方向,到整体上对项目进行技术应用规划,研究和分析实施方案,并确定最优化的方案,不断的探讨、不断的修改、不断的优化,只为了做得更好。在全面组织技术研发和推广应用工作的1000个日夜里,多少天的挑灯夜战,多少次的为之失眠,他们已记不清了,只为了一个信念执着着。

      这是个老中青结合的和谐团队。项目的领头人,“60后”的公司副总工程师、高新公司总经理李智能,是团队中最年长的,年级虽大但最富有激情,意志坚定,点子最多,焊接箍筋项目的提出就是他多年设计、施工、研发经历的积累。主要研发人员,“80后”的研发中心总工程师、土木工程博士魏奇科是公司引进的第一个博士生,富有朝气,思维活跃,协调能力也很强,他在力学性能分析、数值模拟以及组织试验验证等方面发挥了重要作用,通过有限元数值模拟,掌握了焊接箍筋在混凝土构件受力各阶段发挥的性能,并在重庆大学土木工程学院组织开展了混凝土构件轴压试验和低周往复试验,验证了焊接箍筋的适用性,对焊接箍筋生产设备的研发和产业化推进打下了坚实的基础。

      只有知道了难点,才能有针对性地解决问题。在研发中发现了四大技术难点:一、针对建筑用钢筋材质的离散性,焊接质量的可靠度尤其是T型构件焊接质量的可靠度的控制。二、参数取值的合理性的实验方法的选择是该项目的第二大难点。焊接格网箍筋混凝土构件力学性能检验需要做大量的实验对比,实验设计时各参数的取值和实验方法的选择将直接影响到实验结果的判定。所以参数取值合理尤为重要。三、如何将专业设备进行组合、串联,最后形成自动化流水生产线,并且满足产品质量稳定,生产效率高,生产速度快,精度高等技术要求,是本项目的第三大难点。虽然对于建筑箍筋的矫直、除锈、弯折、截断、焊接等都有比较成熟的专项设备,但都应用比较散化,生产效率低下,所以将这些专业设备的合理组合显得必须。四、本项目开发的产品要广泛的推广应用,必须要形成标准和规范,在编制标准、规范的过程中,从选材、生产、出厂检验、施工、验收等各个环节进行规范化、标准化管理控制就成为本项目的第四大难点。

      难点突破,意味项目研发也已走向成功。

      创新成就项目

      与传统箍筋相比,新型箍筋具有品种多样、质量稳定、性能优越、绿色环保、提高工效等许多优点,在改善生态环境,强化城市管理,提高机械化施工水平,缩短施工周期,提高劳动生产率,保证建设工程质量等方面将发挥重要作用。

      研发的箍筋加工及焊接成套设备关键技术经重庆市城乡建设委员会关键技术鉴定,成果达到国际先进水平。填补了我国在该领域的空白。

      与传统箍筋相比,焊接格网箍筋节省了传统箍筋弯钩锚固段和复合箍重复段,在体积配箍率不变的情况下有效节约钢材用量20%以上。

      有效解决了建筑用钢筋焊接工艺,特别是电阻凸焊技术焊接功效高、能耗低,1.2秒钟左右即可完成一个焊接头;操作简单,焊接工人只需简单培训即可上岗操作;焊接质量稳定,焊头强度及延性有保障。焊接节点强度高、延性好,能满足混凝土构件箍筋连接及锚固要求。

      通过焊接格网箍筋对核心混凝土形成区域约束,能够提高结构梁柱的极限承载力和延性。

      焊接格网箍筋具有良好的整体性,有效避免了传统箍筋在结构抗震大变形后期弯钩锚固段滑脱的现象,从而提高了箍筋对混凝土的约束性能和混凝土构件的抗震性能。

      研发了焊接格网箍筋自动化、高精度、快速加工生产工艺和成套专用加工设备。

      创新成就项目。截止目前,该项目已申请专利34项,其中发明专利9项,实用新型专利25项;形成专利产品3项,即焊接封闭式箍筋、焊接封闭式复合箍筋、焊接封闭式复合网片箍筋;主编地方标准《焊接箍筋应用技术规程》一部,目前已颁布并正式实施;编制出《焊接箍筋制作与安装施工工法》一部;研发专用生产设备4台套,并已形成自动化生产线一条,具备年加工3000吨焊接箍筋的生产能力。

      市场前景看好

      有了科技创新,就有了科技运用的源泉,有了科技运用,科技创新才有动力和方向。

      全焊接封闭箍筋由专用设备高速、精确加工而成,将大量的现场加工工作变为工厂标准化生产,有利于工程成本的降低,有利于钢筋配送工厂化、标准化、集约化工作的推进。它符合建设低碳、环保型社会发展的需要,将极大地降低能耗、节约资源,促进绿色建筑的发展。

      与传统复合箍筋相比,如果按传统人工加工费360元/吨,焊接箍筋机械加工可实现自动化作业,成本仅160元/吨,每吨仅制作加工费就可以节约200元。还能够节约钢材20%以上,提高安装施工工效20%以上,每吨可节约材料费、制作加工费和人工安装费达到1120元,并大大缩短工程建设周期。

      目前全焊接箍筋已在重庆市多项建筑工程中使用,其中包括中冶·城邦国际、龙兴和合家园安置房C组团、跳蹬幸福华庭公租房项目D组团等,得到甲方、监理方、施工方等的高度评价。

      该项技术如果在重庆市范围全面推广应用,将新增产值规模25亿元左右,企业将实现利润3.9亿元左右,政府财税收入将增加1.2亿元左右。每年可节约钢材约13万吨,节约能耗约8万吨标准煤。

      如果在全国全面推广应用焊接箍筋,按节约率20%计算,每年将节约钢材1360万吨,按平均吨钢能耗计算,将节约标准煤840万吨。从产值规模来看,箍筋加工市场静态总容量应该在2000亿元以上。如果能够得到政府主管部门的高度重视和大力支持,通过三到五年的市场开发,焊接箍筋规模化加工能构达到市场总容量的10%,即680万吨,总产值将有272亿元。

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