JGJ107—2016《钢筋机械连接技术规程》主要修订内容
1修订背景
行业标准JGJ107—2016《钢筋机械连接技术规程》, 经住房和城乡建设部2016年2月22日以第1049号公告批准发布。《钢筋机械连接技术规程》自1996年首版发布后, 经历了2003版、2010版两次修订。本次修订是在2010版基础上进行的。
本规程修订前和修订阶段, 编制组成员单位对近年来钢筋机械连接技术的进展与存在的问题进行了调查研究, 对接头疲劳性能和变形性能补充了相关试验, 为规程修订提供了重要依据。
为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定, 《钢筋机械连接技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了本标准的条文说明, 对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明, 还着重对强制性条文的强制性理由做了解释。但是, 本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力, 仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。
2修订主要内容
1) 补充了余热处理钢筋、热轧光圆钢筋和不锈钢钢筋采用机械连接的相关规定
条款号:1.0.3。修改后相关条文:用于机械连接的钢筋应符合国家现行标准GB1499.2—2007《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》、GB13014—2013《钢筋混凝土用余热处理钢筋》、YB/T4362—2014《钢筋混凝土用不锈钢钢筋》及GB1499.1—2008《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》的规定。
修订原因及背景:钢筋机械连接技术在我国已有近30年的发展历史, 目前已经成为钢筋连接的一种主要方式, 应用非常广泛, 使用的钢筋种类也越来越多, 除普通的热轧钢筋外, 国内外也都有大量应用于余热处理钢筋和不锈钢钢筋的案例。我国采用机械连接技术应用于不锈钢钢筋始于几年前开工建设的“港珠澳大桥”项目, 应用直螺纹接头的数量达数万件, 热轧光圆钢筋也有应用需求。因此, 本次修订将上述3种钢筋纳入其中。
2) 增加了套筒原材料应符合现行行业标准JG/T163—2013《钢筋机械连接用套筒》的有关规定, 以及采用45号钢冷拔或冷轧精密无缝钢管时, 应进行退火处理的相关规定。增加了对不锈钢钢筋连接套筒材料的规定
条款号:3.0.2。修改后相关条文:钢筋连接用套筒应符合行业现行标准《钢筋机械连接用套筒》的有关规定;套筒原材料采用45号钢冷拔或冷轧精密无缝钢管时, 钢管应进行退火处理, 并应满足现行行业标准《钢筋机械连接用套筒》对钢管强度限值和断后伸长率的要求。不锈钢钢筋连接套筒原材料宜采用与钢筋母材同材质的棒材或无缝钢管, 其外观及力学性能应符合现行国家标准GB/T1220—2007《不锈钢棒》、GB/T14975—2012《结构用不锈钢无缝钢管》的规定。
修订原因及背景:近年来, 由于受国内产品成本因素的影响, 钢筋直螺纹套筒生产材料采用冷拔或冷轧精密无缝钢管的越来越多, 尤其是冷轧精密无缝钢管的使用较多。但是, 这类加工钢管的内应力很大, 如不进行退火处理, 其延伸率很低, 有质量隐患, 工程应用中套筒也容易开裂, 行业标准《钢筋机械连接用套筒》在编制中, 针对业内直螺纹套筒使用的精轧管情况进行了大量调研、取样和试验, 并依据研究、试验得出的结果, 在标准条款中进行了相关规定, 主要是针对冷拔或冷轧精密无缝钢管的管材, 要求进行“退火”热处理, 规定了强度和延伸率指标, 以保证材料具有一定的延性, 防止开裂等情况的发生。另外, 小规格的套筒不建议采用此类工艺生产的材料。
3) 调整了Ⅰ级接头强度判定条件, 由“断于钢筋”和“断于接头”分别调整为“钢筋拉断”和“连接件破坏”
条款号:3.0.5。修改后相关条文:Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级接头的极限抗拉强度必须符合表1的规定。
表1 接头极限抗拉强度Table 1 Splice ultimate tensile strength
注: (1) 钢筋拉断指断于钢筋母材、套筒外钢筋丝头和钢筋镦粗过渡段; (2) 连接件破坏指断于套筒、套筒纵向开裂或钢筋从套筒中拔出以及其他连接组件破坏
修订原因及背景:原条文将套筒处外露螺纹段和镦粗过渡段归入接头长度区段, 其强度要求与连接件的强度要求相同, 均应达到1.1倍钢筋极限抗拉强度标准值。工程实践表明, 滚轧接头断于钢筋外露螺纹时要达到上述要求是困难的, 因为不少钢筋的自身强度达不到1.1倍极限抗拉强度标准值, 钢筋丝头的加工质量再好, 也不可能提高钢筋母材强度。为避免在滚轧外露螺纹处拉断, 部分施工企业采取将钢筋丝头做短或不出现外露螺纹, 这样就无法实现钢筋丝头在套筒中央位置对顶以减少残余变形;部分施工单位则刻意采购高极限强度钢筋降低接头抽检不合格率, 这也是不可取的, 因为高极限强度钢筋通常会伴随更高的屈服强度, 钢筋实际屈服强度明显高于设计强度是有害的, 它会增加抗弯构件极限受压区高度, 或超出设计规范规定的框架梁受压区高度限值, 降低构件塑性转动能力, 从而降低结构延性;同时参考美国、日本、法国相关标准和ISO对接头强度的规定。这次修订做出了上述调整。调整后的Ⅰ级接头, 连接件破坏时仍然要求达到1.1倍钢筋极限抗拉强度标准值。连接件破坏包括:套筒拉断、套筒纵向开裂、钢筋从套筒中拔出以及组合式接头其他组件的破坏。
4) 调整了连接件混凝土保护层要求的相关规定
条款号:4.0.2。修改后相关条文:连接件的混凝土保护层厚度宜符合现行国家标准GB50010—2010《混凝土结构设计规范》中的规定, 且不应小于0.75倍钢筋最小保护层厚度和15mm的较大值。必要时可对连接件采取防锈措施。
修订原因及背景:考虑不同环境条件下钢筋的混凝土保护层厚度要求差异很大, 本条由《钢筋机械连接技术规程》中“不得小于15mm”, 修改为“不得小于0.75倍钢筋最小保护层厚度和15mm的较大值”。必要时可对接头连接件进行防腐处理。
5) 增加了对直接承受重复荷载的结构接头选用的相关规定
条款号:4.0.4。修改后相关条文:对直接承受重复荷载的结构, 接头应选用包含有疲劳性能的型式检验报告的认证产品。
修订原因及背景:钢筋接头的疲劳性能与接头产品的加工技术和管理水平关系密切, 承接有钢筋疲劳要求的接头技术提供单位应该具有较高技术和管理水平, 要求具有认证机构授予的包括疲劳性能在内的接头产品认证证书。此条“带疲劳性能的有效型式检验报告”, 系指型式检验报告中应包括接头疲劳性能检验, 且接头类型应与工程所使用的接头类型一致, 型式检验有效期可覆盖接头施工周期。通过产品的型式检验和认证机构每年对接头技术提供单位产品疲劳性能的抽检、对管理制度和技术水平的年检, 监督其接头产品质量, 在此基础上, 可适当减少接头疲劳性能的现场检验要求。
6) 增加了接头型式检验中有关疲劳性能 (选择性项目) 的检验要求
条款号:5.0.5, 5.0.6。修改后相关条文:接头用于直接承受重复荷载的构件时, 接头的型式检验应按表2的要求 (本规程表5.0.5) 和本规程附录A的规定进行疲劳性能检验。
表2 HRB400钢筋接头疲劳性能检验的应力幅和最大应力Table 2 HRB400 rebar splice fatigue test stress amplitude and the maximum stress
接头的疲劳性能型式检验试件应符合以下要求: (1) 应取直径≥32mm钢筋做6根接头试件, 分为2组, 每组3根; (2) 任选表2中的2组应力进行试验; (3) 经200万次加载后, 全部试件均未破坏, 该批疲劳试件型式检验应评为合格。
修订原因及背景:接头的疲劳性能检验是选择性检验项目。接头用于直接承受重复荷载的构件时, 接头技术提供单位应按本规程表5.0.5和附录A.3的规定, 补充疲劳性能型式检验, 提供有效型式检验报告。表5.0.5中的3组应力是根据国家标准《混凝土结构设计规范》中表4.2.6-1的疲劳应力参数乘以接头疲劳应力幅限值的折减系数0.8后, 选择应力比ρ值在0.25~0.30, 0.45~0.50, 0.70~0.75 3档范围内的疲劳应力参数, 并取整后确定的。便于用户根据工程中的实际应力比ρ值选择相近的一组应力进行疲劳检验。
7) 修改了现场工艺检验进行复检的有关规定
条款号:7.0.2。修改后相关条文:工艺检验不合格时, 应进行工艺参数调整, 合格后方可按最终确认的工艺参数进行接头批量加工。
修订原因及背景:接头的工艺检验与现场检验目的不同。工艺检验的目的是要检验接头技术提供单位采用的接头类型 (如剥肋滚轧直螺纹接头、镦粗直螺纹接头) 和接头型式 (如标准型、异径型等) 、加工工艺参数是否与本工程中进场钢筋相适应, 以提高实际工程中抽样试件的合格率, 减少在工程应用后发现问题造成的经济损失。工艺检验不合格时, 调整工艺参数后再做试验, 重新试验合格后按最终确认的工艺参数进行接头批量加工比复检更为合理。
8) 明确接头安装前应检验的项目和验收要求
条款号:7.0.4。修改后相关条文:接头安装前的检验与验收应满足表3 (本规程表7.0.4) 的要求。
修订原因及背景:本条明确接头安装前应进行的检验项目和验收要求。规定了接头安装前应重点检查套筒标志和套筒材料与型式检验报告中的一致性。套筒应按产品标准要求有明显标志并具可追溯性, 应检查套筒适用的钢筋强度等级以及与型式检验报告的一致性, 应能够反映连接件适用的钢筋强度等级、类型、型式、规格, 是否有可以追溯产品原材料力学性能和加工质量的生产批号和厂家标识, 当出现产品不合格时可以追溯其原因以及区分不合格产品批次并进行有效处理。本条规定对钢筋连接件生产单位提出了较高的质量管理要求。
表3 接头安装前检验项目与验收要求Table 3 Splices inspection items and acceptance requirement before installation
9) 增加对现场丝头加工质量有异议时, 可随机抽取接头试件进行极限抗拉强度和单向拉伸残余变形试验的相关规定
条款号:7.0.3。修改后相关条文:钢筋丝头加工应按本规程第6.2节要求进行自检, 监理或质检部门对现场丝头加工质量有异议时, 可随机抽取3根接头试件进行极限抗拉强度和单向拉伸残余变形检验, 如有1根试件极限抗拉强度或3根试件残余变形值的平均值不合格时, 应整改后重新检验, 检验合格后方可继续加工。
修订原因及背景:钢筋丝头加工的质量检验主要依靠加工单位自检。部分检验项目不是依靠量具而是目测, 易引起争议, 当监理或质检部门对现场丝头加工质量有重大异议时, 可随机抽取接头试件进行极限抗拉强度和单向拉伸残余变形试验。本条规定有利于增强加工单位的自律, 进一步提高钢筋机械接头质量水平。
10) 增加部分不适合在工程结构中随机抽取接头试件的场合, 采取见证取样的有关规定
条款号:7.0.8。修改后相关条文:对封闭环形钢筋接头、钢筋笼接头、地下连续墙预埋套筒接头、不锈钢钢筋接头、装配式结构构件间的钢筋接头和有疲劳性能要求的接头, 允许见证取样, 可在已加工并检验合格的钢筋丝头成品中随机割取钢筋试件, 按本规程第6.3节要求与随机抽取的进场套筒组装成3个接头试件做极限抗拉强度试验, 按设计要求的接头等级进行评定。验收批合格评定应符合本规程第7.0.7条的规定。
修订原因及背景:针对工程实践中具体情况, 在保持现场接头抽检的代表性和随机性的原则下, 原规程7.0.7条内容基本不变, 由强制性条文改为一般性条文。并增加7.0.8条, 对某些不宜在工程中随机截取接头试件的情况做了特殊规定, 允许进行见证取样, 在现场监理和质检人员全程监督下, 在已加工好检验合格的钢筋丝头中随机割取钢筋试件与随机抽取的接头连接件组装接头试件。条文中列举的几种工况是权衡利弊后允许进行见证取样的几种特殊工况。
11) 增加接头验收批数量少于200个时的抽样验收规则
条款号:7.0.9。修改后相关条文:……当验收批接头数量少于200个时, 允许按本规程第7.0.7或7.0.8条相同的抽样要求随机抽取2个试件做极限抗拉强度试验, 当2个试件的极限抗拉强度均满足本规程第3.0.5条的强度要求时, 该验收批应评为合格。当有1个试件的极限抗拉强度不满足要求, 应再取4个试件进行复检, 复检中仍有1个试件极限抗拉强度不满足要求, 该验收批应评为不合格。
修订原因及背景:考虑到大多数中小规模工程中同一验收批的接头数量较少, 本次修订中增加了验收批数量不足200个时的抽检与验收规则, 适当减少接头抽检数量是合理的, 不会影响接头质量的有效评定。
12) 增加了对已获得有效认证的接头产品, 验收批数量可扩大的有关规定
条款号:7.0.10。修改后相关条文:对有效认证的接头产品, 验收批数量可扩大至1 000个;当现场抽检连续10个验收批抽样试件极限抗拉强度检验一次合格率为100%时, 验收批接头数量可扩大为1 500个。当扩大后的各验收批中出现抽样试件极限抗拉强度检验不合格的评定结果时, 应将随后的各验收批数量恢复为500个, 且不得再次扩大验收批数量。
修订原因及背景:对于钢筋机械连接接头产品的认证, 目前在国际上是一个通行的做法, 尤其是在经济发达国家。我国虽然采用的是推荐性产品认证, 但在一些重要的工程领域, 已经开始在部分设计文件、协会标准中要求使用认证产品, 如核电核岛工程部位、钢筋机械连接预制装配式建筑。本条文的修改是考虑了目前国内的实际情况, 同时借鉴了国际ISO标准中对认证产品扩大验收批数量的做法, 结合我们的国情而编制的, 也是为了鼓励在重点工程中, 为确保质量, 更多地采用认证产品。
接头产品通过认证, 说明该生产企业的质量管理体系比较完善, 认证机构规定每年要对其进行年检和监督, 产品稳定性比较高。因此, 经认证的接头产品其现场抽检的验收批数量可以适当扩大。这是国际上较为通行的做法, 国内部分规范、标准也有类似的相关规定。
13) 增加工程现场对接头疲劳性能进行验证性检验的有关规定
条款号:7.0.11。修改后相关条文:设计对接头疲劳性能要求进行现场检验的工程, 可按设计提供的钢筋应力幅和最大应力, 或依据本规程表5.0.7中相近的一组应力进行疲劳性能验证性检验。并应选取工程中大、中、小3种直径钢筋各组装3根接头试件进行疲劳试验。如全部试件均通过200万次重复加载未破坏, 应评定该批接头试件疲劳性能合格。如果每组中仅1根试件不合格, 允许取相同品种和规格的3根接头试件进行复检, 当3根复检试件均通过200万次重复加载未破坏, 应评定该批接头试件疲劳性能合格, 复检中仍有1根试件不合格时, 该验收批应评定为不合格。
修订原因及背景:关于有疲劳要求的接头, 本次修订增加了相关的型式检验及现场验证性检验的要求, 这是考虑:钢筋接头疲劳试验的耗时比较长, 费用高昂。经过接头疲劳性能型式检验和产品认证后的钢筋接头产品, 可适当减少现场疲劳检验要求。对规模较小的承受重复荷载的工程, 设计可决定是否进行现场接头的疲劳性能检验。工程规模较大, 设计要求进行现场钢筋接头疲劳性能检验场合, 本条规定:应选择大、中、小3种钢筋规格的接头试件进行现场检验。选择大、中、小3种有代表性的钢筋接头做疲劳性能检验也是国际上较为通行的做法。
14) 修改了接头残余变形测量标距
条款号:附录A.1.1 2。修改后相关条文:单向拉伸残余变形测量按下式计算:
修订原因及背景:修改是为了尽量减少测量标距的变动, 降低测量误差, 减少测量仪表标距变动后的标定工作。测量接头试件单向拉伸残余变形时钢筋应力水平比较低, 钢筋接头长度范围以外的钢筋处于弹性范围, 不会产生残余变形, 标距的变动不会影响残余变形测试结果, 当符合变形测量标距要求时, 不同类型、直径的接头试件宜采用相同测量标距。型式检验中接头反复拉压的变形测量则仍按原规程规定采用L1=L+4d。钢筋接头试件进行大变形反复拉压时, 钢筋已进入塑性变形阶段, 测量标距对试验结果有显著影响, 测量标距应保持原规定不变。
15) 增加了附录A.3接头试件疲劳试验方法
条款号:附录A.3。修改后相关条文: (1) A.3.1用于疲劳试验的接头试件, 应按接头技术提供单位的相关技术要求制作、安装, 试件组装后的弯折角度不得超过1°, 试件的受试段长度不宜小于400mm。 (2) A.3.2接头试件疲劳性能试验宜采用低频试验机进行, 应力循环频率宜选用5~15Hz, 当采用高频疲劳试验机进行疲劳试验时, 应力幅或试验结果宜做修正。试验过程中, 当试件温度超过40℃时, 应采取降温措施。钢筋接头在高低温环境下使用时, 接头疲劳试验应在相应的模拟环境条件下进行。 (3) A.3.3试件经2×106次循环加载后可终止试验。当循环加载次数小于2×106次, 试件断于接头长度范围外、接头外观完好且夹持长度足够时, 允许继续进行疲劳试验。 (4) A.3.4接头疲劳试验尚应符合现行国家标准GB/T3075—2008《金属材料疲劳试验轴向力控制方法》的相关规定。
修订原因及背景:本节内容是针对正文中对接头疲劳性能检验要求而编制的。 (1) A.3.1条钢筋机械接头通常都有一定程度弯折, 弯折试件拉直过程中增加了附加应力, 对疲劳试验结果有影响, 规定弯折角度不超过1°时要尽量减少这种影响, 试件长度规定是根据以往经验确定的。 (2) A.3.2条研究资料表明, 疲劳试验的频率会对接头试件的试验结果产生影响, 编制组在总结国内外研究资料基础上, 推荐的疲劳试验频率为5~15Hz, 当采用高频疲劳试验机进行疲劳试验时, 应力幅或试验结果宜做修正。 (3) A.3.3条与ISO现行钢筋接头试验方法标准 (ISO15835-2) 中的规定一致。
16) 修改了接头型式检验报告式样及部分内容
条款号:附录B。修改后相关条文: (1) B.0.1接头试件型式检验报告应包括2部分:接头试件技术参数, 包括接头类型、材料、规格、尺寸、构造与工艺参数;接头试件力学性能。 (2) B.0.2直螺纹接头型式检验报告宜按表B.0.2-1、表B.0.2-2的式样执行。
修订原因及背景:原规程型式检验报告中主要记录接头试验的力学性能数据, 而接头的尺寸、构造及连接工艺参数记录没有详细规定, 这样当现场使用的套筒及连接工艺参数与接头型式检验时的参数不一致时, 无法核对检查。无法确定实际采用的产品与型式检验合格的产品是不是一个产品, 会给工程带来质量隐患, 本次修订时在型式检验报告中添加了接头主要的尺寸、构造及连接工艺参数详细记录要求, 这也与现行行业产品标准《钢筋机械连接用套筒》的相关内容一致。