钢筋工程新技术——钢筋卷网

 顾  巍

 （BRC亚洲有限公司，新加坡619530）

[摘要]钢筋卷网技术是用专门的焊网机将直条钢筋电阻点焊在横向薄钢带上形成一捆卷网，是一种全面整合了设计、生产、施工过程的钢筋工程新技术。在此基础上，2010年德国又研制成承受动载的钢筋卷网。卷网可用作基础底板、楼板、公路路面、桥面及其他板类构件的配筋。工程师可通过有限元分析软件优化钢筋设计、自动生成卷网图纸、数据文件并下料生产，运送至工地布筋位置、打开卷网滚动布筋，铺网速度极快。钢筋卷网与传统手工绑

扎钢筋相比可缩短安装时间60%～70%，降低钢筋用量5% ~10%及减轻现场劳动强度等优点。还介绍了钢筋卷网的发展简史以及在欧洲和大洋洲的工程应用。

[关键词]钢筋卷网；动载钢筋卷网；有限元分析；底板；楼板；路面

[中图分类号]  TU755.3+2[文章编号]1002-8498(2016)11-0117-05

1概述

 钢筋卷网是一家德国公司在1994年初基于钢筋混凝土楼板配筋发明的一套高效钢筋技术。这种卷网主要用于建筑物的基础底板、楼板和连续配筋混凝土公路路面、桥面，在墙体中也有少量应用。

 从1994年初开始，钢筋卷网发明人开展了一些宣传推广工作；并在同年9月于德国南部一家小别墅式旅馆进行了卷网的第一次试用。最初阶段的钢筋卷网是用手工焊接的。

 1996年另一家德国公司推出了基于有限元理论计算的钢筋卷网CAD设计软件。目前大约有8家公司参与提供类似的卷网设计软件。

 1997年德国一家机械制造公司推出专门的钢筋卷网生产线（见图1），主要包括两部分：卷网自动焊接机和钢筋调直切割机，其中焊接机尺寸约为16. 5m×1.7m×3m（长×高×宽）。

 现在工程师有专门的软件、可利用有限元理论进行计算和设计钢筋卷网，还可自动生成卷网数据表和卷网图纸，并把数据传输至生产线，自动下料生产。再根据施工现场进度运送至工地，依照铺网图利用塔式起重机就位后可快速滚动铺开（见图2)。有些欧洲国家可以做到及时到位，即在楼板的钢筋工程刚开始前把卷网运送到位。

 1998年英国成为第一个引进钢筋卷网的国家，开启了其国际化进程，几个月内瑞士和奥地利也出现了制造商。随后的几年中，荷兰、爱尔兰、意大利、俄罗斯、芬兰、瑞典等欧洲国家及澳大利亚都先后引进了钢筋卷网技术和生产线。目前在全世界约有30家钢筋卷网生产商，主要分布于欧洲；少量在阿联酋、马来西亚、澳大利亚和智利。钢筋卷网符合德国DIN-488钢筋标准、欧洲Eurocode标准和英国BS钢筋标准的要求。

 2001年10月在德国举行了第一届国际钢筋卷网大会，以后基本上每年举行一届。

2钢筋卷网优点

 1)钢筋卷网考虑有限元软件设计分析，按板各部位所受内力的大小，根据不同的平面形状可调整钢筋的直径、长度和间距，进行合理配筋。

 2)根据欧洲一些国家的工程实践统计，与传统手工绑扎相比，钢筋卷网一般可节省钢材在5%~15%范围；与焊接网相比还要多些。例如，英国一家公司测算，某6层钢一混凝土框架结构建筑，每层1500m2，楼板厚300mm。原设计为传统手工绑扎钢筋，1m3混凝土用钢175kg、每层用钢筋78. 75t，通过卷网设计软件优化后，1m3混凝土用钢114kg、每层用钢51.3t，节省钢筋达35%。

 考虑欧洲的结构构件含钢量较大，且构造连接配筋富余，结合中国实际配筋情况，与手工绑扎相比预计可省钢筋5%左右；如与钢筋焊接网相比，由于卷网钢筋最大长度可达15m、最大展开长度可达30m，能大量减少钢筋的搭接量，省钢筋估计在10%左右。

 3)国外一些工程统计，与传统手工绑扎相比，卷网可节省钢筋安装时间达60%~70%。这是目前世界上钢筋工程中安装速度最快的方法之一。根据英国某建筑公司在艾塞克司市1座办公楼项目中应用1300t卷网，最高铺网速度达到11.5 t/d/人。德国拜罗伊特市某项目工地上更创造了最快铺装纪录达4. 54t/h/人。据多项工程统计，平均铺网速度约为2 t/h/人。

 4)根据客户的具体要求，由计算机控制的生产线可自动下料生产钢筋卷网。这保证了产品质量和使用的最大灵活性，加上现场准确地安装就位，可使钢筋工程质量得到显著提高。

3钢筋卷网的技术特点

3.1设计

 工程师利用专业的CAD软件对板类构件配筋进行有限元分析计算，再把钢筋准确布置在所需要的结构部位。设计软件能自动生成3套图纸，即钢筋卷网生产图、铺装图和总览图。此外还有钢筋卷网数据表，包括钢筋直径、长度、间距、根数、总长度及总重等。在铺装图3中箭头表示铺网方向，沿x方向为从右向左铺、y方向为从下向上铺。在总览图4中类似于等高线的曲线表示在该曲线上需要同样的钢筋截面积，越是靠里的曲线所需钢筋越多。

 所有钢筋卷网都只能单向受力，其展开平面形状可以是矩形，也可是L形、弧形、扇形或梯形等多种平面形状。如果楼板原设计是双层双向通长配筋，那么一般需要4张卷网，即纵向底网+横向底网、纵向面网+横向面网。

3.2卷网主要性能指标

 钢筋卷网是用专门焊机将直条钢筋电阻点焊在横向薄钢带上。在欧洲，卷网所用钢筋直径为8，10，12，14，16，20，25，28，32mm；常选用B500B级热轧带肋钢筋（屈服强度500MPa，强屈比≥1.08，A g t≥5. 0%)。钢带厚1~1.5mm、宽约20mm，其单位长度重相当于ϕ5~ϕ6钢筋。自动焊接机有10个焊头，每个焊头对应1条钢带，钢带间距固定为

1 550mm。

 每张卷网开始辅以人工点焊两个或几个ϕ12，ϕ300mm螺旋形钢筋芯子，接着焊机可自动卷曲钢带并焊上其余钢筋，其外形很像是卷起的地毯。1名工人完全能操作1台卷网生产线。

 钢筋卷网生产线的生产效率随钢筋直径和长度的不同而变化。以ϕ14钢筋卷网为例，如钢筋长10m、共80根钢筋、钢筋间距100~150mm，每张卷网重968kg。生产1张卷网耗时约15 min，每小时可生产3. 872t;如每天实际生产16h、每年工作260d，则年产量约为1.6万t。

 从单价角度考虑，ϕ10及以上钢筋更有经济效益。如钢筋直径≤20mm，可使用盘圈钢筋全自动连续上料生产，否则就要人工上料。卷网中每根钢筋的直径、长度和钢筋间距可以不同，这有别于钢筋焊接网，也体现出其智能化灵活配筋的特点。

 由于生产设备的限制，卷网内钢筋中心最小间距为50mm，最大间距依据钢筋混凝土规范或由设计人员决定。卷网中钢筋最小长度为1. 65m、最大长度可达15m，钢筋端头必须伸出横向钢带至少50mm。因为不能超重，所以卷网最大展开长度一般≤30m。每根钢筋至少要焊接2条横向钢带，根据各项目具体情况可去除个别钢带（见图5）。但是按要求至少有很多交叉点需要焊接，以确保在铺装、浇筑及振捣混凝土时卷网钢筋的准确位置。

 每张卷网最重一般≤1. 4t，遵守这一规定可确保工地上2~3名工人便能安全地铺装卷网。如有需要，最大重还要参考工地塔式起重机或吊车能力。当吊装大型卷网时，为防止吊点处卷网弯曲变形过大，可在卷网中设置2~3根大直径钢筋，如ϕ16或ϕ20。

 每捆钢筋卷网必须带有至少1个绑扎牢固、能经受各种天气状况的标牌。除了卷网送货地点外，标牌还要标明钢筋等级、制造商工厂编号和用于确认卷网的名称、订单号等信息。

3.3动载钢筋卷网规定

 动载卷网于2010年初面世，是卷网生产设备制造商在其焊头部位运用了创新焊接工艺技术后，推出的目前钢筋卷网中的最新产品，即在工程结构中并非主要承受静荷载的钢筋卷网。其主要应用于公路路面、桥面、塔基座、机器基座和承受重载交通的板类构件等。

 动载卷网钢筋直径范围为10~32mm，B500B级钢筋屈服强度Re≥500MP，抗拉强度R m≥550MP。，强屈比R m/Re≥1. 08，实测屈服强度与标准屈服强度的比值≤1. 30，最大力总伸长率A g t≥5. 0%。当直条钢筋（ϕ10~ϕ32）经受100万次疲劳荷载时，疲劳应力变化幅值△σRsk可取130MPa。动载卷网首次于2010年在德国应用。与前述普通钢筋卷网不同，为防止手工点焊影响主筋的疲劳强度，动载卷网中的钢筋芯子与主筋的临时连接不得焊接，应用手工绑扎。

3.4质检

 每家制造商应建立并运行工厂生产质量控制系统。在安装卷网自动生产线后，为证明焊接参数正确，制造商应进行验证试验作为认证测试的一部分，并在以后根据试验计划表定期检查焊接参数。对每个建筑项目，在生产过程中每50t钢筋卷网应至少进行1个有焊点的拉力试验。试验记录应最少保存5年。

 当进行静力拉伸试验时，焊点处抗拉强度不应降低。

4钢筋卷网的工程应用

4.1英国伦敦希思罗机场（见图6）

 希思罗机场为增加客运量，对T2航站楼进行扩建，一期工程总面积18万m2，于2013年完工。航站楼旁边有2个混凝土停机坪，面积均为45 000m2，厚1. 2m。停机坪内部需要配置8 000t钢筋，如采用人工铺放、绑扎的传统方法将耗时较多；为加快施工速度，承包商决定采用钢筋卷网。该停机坪于2010年5月至201 1年2月施工期间，每周最多有250t卷网运至工地。

4.2  法国贝尔福一蒙贝利亚尔中心医院（见图7）

 本工程位于法国东部，是法国最现代化的医院之一，总面积16.1万m2，工期41个月。因为工期紧张，所以承包商在85 000m2的楼板中选择了瑞士某公司生产的钢筋卷网，共用2 100t钢筋。与钢筋焊网相比，卷网节省材料20%。在施工开始阶段工地每天安装600m2，优化流程后每天可安装800m2。使用卷网不但节省材料、加快施工速度，还可降低钢筋工人的劳动强度。

4.3德国·肯普滕中心大厦（见图8）

 该重建项目位于德国南部肯普滕市，于2012年施工，是一栋5层商业办公综合楼，长66m、宽41m，采用卷网的楼板面积为6 525m2。因施工场地紧张、总工期只有16个月且原设计图中局部楼板为三角形、配ϕ12~ϕ15钢筋，无法使用焊接网，所以承包商选择钢筋卷网用作楼板配筋，并要求在楼面钢筋工程开始前将卷网准时送到现场。该建筑总共用钢筋586t，其中楼板内卷网用量≥206t。钢筋卷网应用于三角形楼板充分发挥出其可适应不同楼板形状的优势（见图8b）。

4.4瑞士某体育场（见图9）

 该项目位于瑞士东北部圣加仑市。因为原先的场地无法满足瑞士足联的要求，所以决定新建一座现代化多功能体育场。该项目大约有21 000个座位和超过1 250个停车位。此外，为了维持体育场的日常开销，还在其旁边建设了约76 500m2的商业休闲购物区。

 该体育场于2005年9月开工，工期2年零3个月。因为施工时间短、场地狭小，所以承包商决定大量采用预制构件，包括钢筋卷网。钢筋卷网总用量刚好>1 000t。

4.5澳大利亚太平洋高速公路部分路面（见图10）

 该高速公路连接悉尼和布里斯班，全长960km，因交通繁忙需要改扩建。2004年9月至2006年11月，在靠近一个小镇的地方，两条长2. 5km的复式行车道，在其连续配筋混凝土路面中首次使用钢筋卷网。

 该路面厚220mm、钢筋保护层90mm。其纵向钢筋采用卷网，直径16mm、间距130mm。横向钢筋直径12mm、预先焊在连续分布的马凳顶端，马凳间距500~ 700mm。这一做法更加简化并加快了施工速度，而且解决了偏远地区技术工人缺乏的问题。

4.6  澳大利亚某风电场（见图11）

 澳大利亚一家建筑公司在维多利亚州西南承建了目前全澳最大的风力发电项目，共有4期工程，2007年完工的是风电场的第1期。该30MW风电场包括20个风力发电机组，平均每年产生电力100GW .h，可以满足约16 000户的需要。

 由于工期紧，建筑公司在本工程中采用了钢筋卷网作为风力发电塔的基座配筋。基座厚度达1. 7m且配筋很多，钢筋卷网的长度和自重刚好满足要求。每块基座共需要12个钢筋卷网：4个14. 75m长、钢筋直径32mm、间距300mm，4个6-14. 75m的不同长度，另外4个9m长。所有卷网由3名钢筋工人在2~3h内吊装、铺放完毕。

 除了上述工程项目外，还有苏格兰地区的一座皇家医院，在2009年施工时，1800t钢筋卷网用于65 000多m2楼板中。

 在白俄罗斯明斯克，修建1栋5层写字楼，总面积11 960m2，由于采用卷网技术，与传统的配筋方法相比，节省钢材约15%、减少安装时间约73%。

5  结语

 1)钢筋卷网是源于德国的一种高效钢筋技术，通过有限元设计软件，可优化板类构件配筋、自动生成图纸并下料生产，运至工地后快速就位铺装。这种卷网最适合大面积基础底板、楼板和连续配筋混凝土路面及桥面的配筋。

 2)根据国外对不同类型的房屋工程统计，卷网与传统手工绑扎相比可节省钢材5%~ 15%。结合中国情况，预计可省钢筋5%左右，与焊接网相比估计可省钢筋约10%。

 3)钢筋卷网大大加快铺网速度，与手工绑扎相比缩短现场安装工时60%～70%，且降低工人劳动强度。

 4)目前，中国还没有钢筋卷网生产厂家，针对中国巨大的各类土建工程项目，如将钢筋卷网与钢筋焊接网结合起来，发挥其各自优势，因工程制宜，将在建筑、路桥工程及其他领域取得良好效果。