舒敬富，袁書(shū)強(qiáng)，郁浩峰

（1.寧波建工工程集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315040；2.中國(guó)兵器科學(xué)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，鋼筋在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用比例越來(lái)越高，鋼筋工程質(zhì)量的好壞直接影響建筑工程質(zhì)量，鋼筋連接主要包括綁扎、搭接、焊接和機(jī)械連接方法。對(duì)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(jī)械連接技術(shù)。為了提升施工效率、提高連接接頭的可靠性、質(zhì)量一致性，國(guó)內(nèi)大量企業(yè)及個(gè)人對(duì)連接接頭的技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究，申報(bào)了大量專(zhuān)利成果，本文查找了近些年來(lái)鋼筋連接件的專(zhuān)利，分析了鋼筋機(jī)械連接專(zhuān)利技術(shù)的創(chuàng)新方向，并了解了實(shí)際在施工中得到應(yīng)用的專(zhuān)利的優(yōu)勢(shì)。

1 專(zhuān)利檢索結(jié)果

本文對(duì)鋼筋連接件的專(zhuān)利進(jìn)行了檢索和篩選，共篩選出116篇專(zhuān)利進(jìn)行閱讀分析。根據(jù)《專(zhuān)利法》規(guī)定，自申請(qǐng)日起計(jì)算，發(fā)明專(zhuān)利權(quán)的期限為20 年，實(shí)用新型專(zhuān)利權(quán)，外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利權(quán)的期限為10 年。對(duì)10 年內(nèi)的專(zhuān)利法律狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)部分專(zhuān)利已經(jīng)不受法律保護(hù)，因此判斷實(shí)際有部分專(zhuān)利在保護(hù)期內(nèi)被專(zhuān)利權(quán)人主動(dòng)放棄，說(shuō)明這些專(zhuān)利不能夠?yàn)閷?zhuān)利權(quán)人帶來(lái)足夠的經(jīng)濟(jì)效益。圖1 是這些專(zhuān)利的申請(qǐng)年份與法律狀態(tài)分布情況，其中圖（2）、（3）、（4）中白色區(qū)域代表仍在保護(hù)期內(nèi)的專(zhuān)利數(shù)量。

圖1 專(zhuān)利年份與法律狀態(tài)分布

2 分類(lèi)分析

根據(jù)查閱的專(zhuān)利中鋼筋連接件的類(lèi)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(lèi)。

2.1 直螺紋套筒

表1 中列舉了一些關(guān)于螺紋連接套筒外形的改進(jìn)的專(zhuān)利。螺紋連接套筒外形由簡(jiǎn)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(guò)程中不易打滑，且能連接得更加緊固，對(duì)連接過(guò)程中的工作效率和鋼筋連接強(qiáng)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(shù)量的設(shè)計(jì)，多邊形套筒也可以改變邊的數(shù)量和其中幾條邊的長(zhǎng)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(dòng)造成混凝土脫落，使鋼筋混凝土整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性加強(qiáng)。

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(zhuān)用機(jī)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(dòng)將套筒材料鑲嵌到螺紋鋼筋肋條內(nèi)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(guò)軸向運(yùn)動(dòng)的模具驅(qū)使套筒塑性變形將套筒材料鑲嵌到螺紋鋼筋肋條內(nèi)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(gè)整體，后一種配合形式還可以與自鎖相結(jié)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(dá)到自鎖的效果使連接處不易脫出，這類(lèi)連接件需要設(shè)計(jì)成多個(gè)零件組合成一個(gè)連接件的形式，一些設(shè)計(jì)中其零件數(shù)量過(guò)多安裝過(guò)于繁復(fù)很難在施工時(shí)進(jìn)行應(yīng)用。自鎖式鋼筋連接件主要有分片內(nèi)套筒加整體外套筒形式和內(nèi)置卡扣結(jié)構(gòu)形式。其中分片以二到三片為主，片數(shù)過(guò)多影響安裝速度。內(nèi)置卡扣可以有單個(gè)卡扣或多個(gè)卡扣，還可以配合彈簧使用，避免自鎖結(jié)構(gòu)松動(dòng)。

表3 自鎖連接件

3 結(jié)果分析

鋼筋接頭的設(shè)計(jì)需滿(mǎn)足《鋼筋機(jī)械連接技術(shù)規(guī)范》（JGJ 107—2016）的要求，考慮到接頭成本、安裝的便利性，目前市場(chǎng)上實(shí)際使用最多的的鋼筋連接件仍然是簡(jiǎn)單的直螺紋套筒，而且以不帶肋的圓環(huán)形套筒為主。①因?yàn)楹?jiǎn)單直螺紋套筒的結(jié)構(gòu)不易產(chǎn)生應(yīng)力集中，強(qiáng)度能夠符合技術(shù)要求；②因?yàn)榱慵?shù)量少、形狀簡(jiǎn)單，可以節(jié)約連接件的生產(chǎn)及購(gòu)買(mǎi)成本；③因?yàn)榘惭b方法一目了然，對(duì)工人的操作技術(shù)要求低，不易出現(xiàn)安裝錯(cuò)誤。

近年來(lái)隨著籠式鋼筋整體連接技術(shù)的迫切需求，山東青島森林金屬制品有限公司研發(fā)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(kāi)發(fā)的插入式套筒可以解決籠式鋼筋整體安裝的技術(shù)難題，目前實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)10 萬(wàn)套的批量生產(chǎn)。

創(chuàng)新是我國(guó)的基本國(guó)策，也推動(dòng)了鋼筋連接專(zhuān)利技術(shù)的不斷涌現(xiàn)。鋼筋連接技術(shù)看似簡(jiǎn)單，要滿(mǎn)足技術(shù)要求卻非易事，由于大部分專(zhuān)利發(fā)明者忽視了接頭殘余變形，產(chǎn)品成本的約束以及安裝便利的多重要求，大多數(shù)專(zhuān)利并不能得到實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)近二十多年來(lái)鋼筋連接專(zhuān)利的法律狀態(tài)查詢(xún)結(jié)果，大部分專(zhuān)利將會(huì)在幾年后失效，該現(xiàn)象應(yīng)引起相關(guān)技術(shù)人員關(guān)注。