关于建筑钢筋机械连接专利技术的几点思考

舒敬富，袁书强，郁浩峰

（1.宁波建工工程集团有限公司，浙江 宁波 315040；2.中国兵器科学研究院宁波分院，浙江 宁波 315103；3.宁波博睿思特种材料科技有限公司，浙江 宁波 315195）

0 引言

随着国民经济的迅速发展，钢筋在建筑结构中的应用比例越来越高，钢筋工程质量的好坏直接影响建筑工程质量，钢筋连接主要包括绑扎、搭接、焊接和机械连接方法。对于桥梁、大型建筑等选择直径25mm 以上钢筋施工的建筑需采用机械连接技术。为了提升施工效率、提高连接接头的可靠性、质量一致性，国内大量企业及个人对连接接头的技术进行了广泛研究，申报了大量专利成果，本文查找了近些年来钢筋连接件的专利，分析了钢筋机械连接专利技术的创新方向，并了解了实际在施工中得到应用的专利的优势。

1 专利检索结果

本文对钢筋连接件的专利进行了检索和筛选，共筛选出116篇专利进行阅读分析。根据《专利法》规定，自申请日起计算，发明专利权的期限为20 年，实用新型专利权，外观设计专利权的期限为10 年。对10 年内的专利法律状态进行统计后发现部分专利已经不受法律保护，因此判断实际有部分专利在保护期内被专利权人主动放弃，说明这些专利不能够为专利权人带来足够的经济效益。图1 是这些专利的申请年份与法律状态分布情况，其中图（2）、（3）、（4）中白色区域代表仍在保护期内的专利数量。

图1 专利年份与法律状态分布

2 分类分析

根据查阅的专利中钢筋连接件的类型，大部分可归为直螺纹套筒、挤压连接套筒和带有自锁功能的连接件三类。

2.1 直螺纹套筒

表1 中列举了一些关于螺纹连接套筒外形的改进的专利。螺纹连接套筒外形由简单圆筒状改成带肋、多边形或异型等形状，使连接件在拧紧过程中不易打滑，且能连接得更加紧固，对连接过程中的工作效率和钢筋连接强度都有所提高。带轴向直肋的套筒可以有各种不同分布和数量的设计，多边形套筒也可以改变边的数量和其中几条边的长度，但为了配合拧紧所用工具的使用，主要还是六边形较合适。带外螺旋槽、与钢筋相同肋、条状沟槽的套筒主要是为了提高钢筋连接套筒与混凝土的握裹性，减少因振动造成混凝土脱落，使钢筋混凝土整体的结构稳定性加强。

表1 典型直螺纹套筒

2.2 挤压连接套筒

表2 列举了一些挤压连接套筒。挤压的方式主要分两种，一种是径向挤压套筒，该方法将钢筋插入套筒，利用专用机器将套筒和钢筋一起压扁，挤压后连接处截面不再是圆形，利用套筒塑性流动将套筒材料镶嵌到螺纹钢筋肋条内部防止套筒与钢筋脱出，如钢筋直螺纹挤压连接接头在P 箭头处施加压力形成挤压变形。另一种是轴向挤压，通过轴向运动的模具驱使套筒塑性变形将套筒材料镶嵌到螺纹钢筋肋条内部防止套筒与钢筋脱出。轴向挤压还可以分为直接将钢筋与套筒之间形成镶嵌配合，连接件中一部分零件与另一部分零件形成镶嵌配合间接将钢筋与套筒连接为一个整体，后一种配合形式还可以与自锁相结合。

表2 挤压连接套筒

2.3 有自锁功能的钢筋连接件

表3 列举了一些带有自锁功能的钢筋连接件，为了达到自锁的效果使连接处不易脱出，这类连接件需要设计成多个零件组合成一个连接件的形式，一些设计中其零件数量过多安装过于繁复很难在施工时进行应用。自锁式钢筋连接件主要有分片内套筒加整体外套筒形式和内置卡扣结构形式。其中分片以二到三片为主，片数过多影响安装速度。内置卡扣可以有单个卡扣或多个卡扣，还可以配合弹簧使用，避免自锁结构松动。

表3 自锁连接件

3 结果分析

钢筋接头的设计需满足《钢筋机械连接技术规范》（JGJ 107—2016）的要求，考虑到接头成本、安装的便利性，目前市场上实际使用最多的的钢筋连接件仍然是简单的直螺纹套筒，而且以不带肋的圆环形套筒为主。①因为简单直螺纹套筒的结构不易产生应力集中，强度能够符合技术要求；②因为零件数量少、形状简单，可以节约连接件的生产及购买成本；③因为安装方法一目了然，对工人的操作技术要求低，不易出现安装错误。

近年来随着笼式钢筋整体连接技术的迫切需求，山东青岛森林金属制品有限公司研发的挤压锥套锁紧式钢筋接头、宁波博睿思新材料股份公司开发的插入式套筒可以解决笼式钢筋整体安装的技术难题，目前实现了年产10 万套的批量生产。

创新是我国的基本国策，也推动了钢筋连接专利技术的不断涌现。钢筋连接技术看似简单，要满足技术要求却非易事，由于大部分专利发明者忽视了接头残余变形，产品成本的约束以及安装便利的多重要求，大多数专利并不能得到实际应用，根据近二十多年来钢筋连接专利的法律状态查询结果，大部分专利将会在几年后失效，该现象应引起相关技术人员关注。