一种带GFRP加强的预制混凝土保温复合楼盖

技术领域

本发明涉及装配式混凝土建筑结构领域，尤其涉及一种带GFRP加强的预制混凝土保温复合楼盖。

背景技术

目前实际建设的多数装配式混凝土结构，楼盖系统是其中占比最高的装配化应用部位。预制混凝土空心楼盖是其中常用的类型，预制混凝土空心楼盖是继无梁楼盖、密肋楼盖之后又一种新型楼盖体系，其主要技术特点是：在混凝土楼板中按规则布置一定数量的预制永久性薄壁箱体而形成的新型空心楼盖体系。它自重轻、跨度大，能适应当前大柱网、大开间、大空间的多高层建筑的需要，该楼盖不仅能提供灵活的应用空间，而且，还具有减轻结构自重、增加楼板刚度、缩短施工工期、提高隔声效果和降低结构造价等优点，其经济技术指标比其它类型的楼盖体系有明显的提高，有着广泛的运用前景。

但是预制混凝土空心楼盖需要顶板有足够的厚度，并且在顶板本身和预制板之间的界面提供了适当的抗剪强度时，才能实现有效的复合作用。为此，学者们提出了多种形式的叠合板、预制预应力混凝土空心楼板以及使用纤维增强聚合物(FRP)材料加强空心楼板，虽然提出的楼板均具有较好的性能，但仍存在一些问题：

例如，现有技术一的技术方案如下：

该技术为公开号为CN109339323A的中国发明专利，该专利提供了一种装配整体式空心楼盖结构体系及其施工方法，如图1和图2所示，由预制十字交叉肋梁单元、可拆卸式预制底板、现浇顶板和现浇连接肋梁组成；预制十字交叉肋梁单元的内部肋梁设置箍筋,预制交叉肋梁边区格肋宽较小，作为现浇连接肋梁的侧模板；预制十字交叉肋梁单元下部预埋水平钢筋网；可拆卸式预制底板通过由顶板底模、锚固螺杆、固定螺母组成的安装锚固装置进行安装。现场施工时,在预制肋梁下设脚手支撑,然后在空腔上部安装顶板底模,其后将锚固螺杆固定,绑扎顶板钢筋,浇筑顶板和连接肋梁，养护后再将预制底板用螺栓固定；采用现场装配和现浇相结合的方式。

该装配整体式空心楼盖结构体系的施工方法，包括以下步骤：

步骤1:在预制十字交叉肋梁单元下设置脚手支撑；

步骤2:吊装预制十字交叉肋梁单元,相邻单元之间留有用于浇筑现浇连接肋梁的间隔；

步骤3:在模板限位结构上安装顶板底模；

步骤4:在步骤中预留间隔中捆扎现浇连接肋梁的钢筋组件,形成钢筋骨架,同时绑扎现浇顶板的钢筋；

步骤5:将锚固螺杆安装在相应位置，上端弯起处与现浇顶板中的钢筋连接；

步骤6:浇筑现浇顶板和现浇连接肋梁；

步骤7:当浇筑的混凝土达到养护强度后,移除脚手架,安装可拆卸式预制底板，并用固定螺母固定。

现有技术一的缺点分析如下：

(1)本技术的预制底板的标准化程度较低和四面出筋构造复杂，构件制作和安装施工较为繁琐，以至现阶段装配式建筑成本偏高。

(2)本技术的的顶板和连接肋梁需要现场二次浇注，影响施工效率。

(3)该楼盖只有预制底板具备可拆卸，不能实现全部楼盖体系的可拆除；

现有技术二的技术方案如下：

本技术为公开号为CN110029762的中国发明专利，该专利提供了一种带肋预制预应力空心叠合楼盖，如图3～图5所示，包括预制的预制预应力带肋底板和现场浇筑的叠合板，所述预制预应力带肋底板包括面板、左肋、右肋，所述面板、叠合板分别内嵌有网片，所述左肋、右肋分别设置在所述面板的左右侧，所述左肋、右肋分别内嵌有预应力钢绞线，所述叠合板架在所述左肋、右肋上，所述面板、叠合板、左肋、右肋之间围合有空腔，所述空腔内填充有空腔填充物。

该带肋预制预应力空心叠合楼盖的施工方法包括以下步骤：

(1)清洗模台；布置并张拉左肋、右肋的钢绞线，安置钢筋网片；

(2)进行左肋、右肋的混凝土浇筑，接着进行面板的混凝土浇筑；

(3)覆膜蒸汽养护设定时间后拆除模板，放张钢绞线，制成预制预应力带肋底板；

(4)将预制预应力带肋底板起模、吊装、放堆场、出厂；

(5)在施工现场，在左肋、右肋的外侧及中部布置空腔填充物；

(6)支模并布置叠合板的钢筋网片；

(7)浇筑叠合板并覆膜养护。

现有技术二的缺陷如下：

(1)肋中使用高强预应力，预应力技术较为复杂，对技术工人的水平要求高，一般工人不能胜任，成本较高。

(2)本技术叠合板内仍然现场二次浇筑混凝土，影响施工效率；

(3)不具备可拆除更换性；

现有技术三的技术方案如下：

本技术为授权公告号为CN108590005B的中国发明专利，该专利提供了一种装配整体式暗梁空心双向楼盖的装配方法，如图6和图7所示，包括如下步骤：

步骤1：采用倒置浇筑法一次成型双向肋箱体空心的预制板；先按预制板外轮廓支模,再按矩阵排列固定箱体,绑扎双向受力钢筋,固定预留螺栓孔，浇筑混凝土养护成型,在预制板无箱体的表面四周预留连接凹槽,养护完成后翻身即得预制板；

步骤2：楼盖钢结构加工安装:工厂加工制作钢结构的蜂窝钢梁,下翼缘上的预留螺栓孔,加工U型抱箍；运至现场并连接作为主梁和/或次梁；

步骤3：预制板安装,将预制板吊至蜂窝钢梁制成的次梁之间或主梁与次梁之间；连接处将预制板先搁置在下翼缘,两预制板端部依托下翼缘用螺栓连接；拼缝处两预制板侧边端部用U型抱箍连接；

步骤4：浇筑混凝土；清理杂物,清水浸润预制板表面,浇筑现浇混凝土,形成现浇，混凝土肋和面层，养护成型,完成整体式暗梁空心双向楼盖装配。

进一步，预制板的板缝之间和螺栓孔间隙用环氧树脂砂浆密封处理。

进一步，步骤3和步骤4之间,利用两块预制板的板肋外侧的空位和蜂窝腹板的蜂窝铺设水电管线,然后再绑扎负弯矩区钢筋,负弯矩区钢筋穿过蜂窝钢梁的蜂窝孔洞,或固定在上翼缘上表面。

现有技术三的缺陷如下：

(1)只有楼板与楼板的连接方式，未提出如何与梁连接，无法形成体系；

(2)两个楼板板缝间有现浇混凝土，所以该楼板不具备可拆除更换性。

目前现有的楼板不是构造复杂便是工艺复杂，或者需现场二次浇筑，影响施工效率，这样不能实现结构体系的快速拆卸更换，在双碳目标和建筑工业化更高要求下，不能完全满足现代社会的需求。因此，本专利针对空心引起预制混凝土空心楼板抗剪强度低、普通预制空心楼板应用跨度小等问题，提出了采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)加强的预制混凝土保温复合楼板，在空心楼板的空腔内壁设置带外凸缘的GFRP空心管，并在GFRP外面表涂抹环氧树脂涂层，外凸缘和环氧树脂涂层使得GFRP与混凝土之间具有较好的联锁机制，增强楼板的空心部分受力，在空腔内填充挤塑板等保温材料，提高节能性能。

因此，对现有技术的缺陷总结如下：

(1)现有的预制板的标准化程度较低和四面出筋构造复杂，构件制作和安装施工较为繁琐，以至现阶段装配式建筑成本偏高。

(2)现有的预制空心叠合楼板应用的跨度受到限制，且需要现场二次浇注，现场后浇作业量大，影响施工效率。

(3)现有的预制预应力混凝土空心楼板可用于较大跨度，但工艺复杂，需要复杂的张拉设备、熟练的技术工人、高质量密实混凝土、高强度钢和较高要求的预应力反拱等。

发明内容

为了解决一个或多个上述技术问题，本发明的目的是提供一种带GFRP加强的预制混凝土保温复合楼盖，该复合楼盖包括若干块方便拆卸和重新组装拼接的预制楼板，其预制楼板内的空腔内壁覆有环氧树脂层和GFRP加强层，并通过楼板连接件进行预制楼板和建筑框架梁的可拆卸固定。

本发明提供了如下的技术方案：

一种带GFRP加强的预制混凝土保温复合楼盖，包括若干结构相同的方形的预制楼板(1)，其还包括楼板连接件，所述预制楼板(1)的四个侧边上均设有凹槽构件(2)，上下侧边的所述凹槽构件(2)上下对称，左右侧边的所述凹槽构件(2)左右对称；所述楼板连接件与所述凹槽构件(2)耦合，将两个相邻的所述预制楼板(1)可拆卸连接，或通过所述楼板连接件将所述凹槽构件(2)与建筑框架梁耦合，将所述预制楼板(1)与所述建筑框架梁可拆卸连接；所述预制楼板(1)的一个侧面设有至少两个从一侧侧面贯穿至对应侧面的通孔，所述通孔内形成空腔(3)，所述空腔(3)的内壁依次设有环氧树脂层(5)和GFRP加强层(4)，所述空腔(3)内填充保温材料。

上述实施方式中，预制楼板在预制时，可将凹槽构件一同预制于预制楼板之上。通过楼板连接件，将预制楼板快速便捷地组合拼接，再将拼接好的组合楼板通过楼板连接件可拆卸固定连接于建筑框架梁上。预制楼板的空腔内壁依次覆有环氧树脂层和GFRP加强层，增加预制楼板的整体抗压耐拉性能，同时增加联动机制，设于空腔内壁和GFRP加强层之间的环氧树脂层让GFRP加强层可以更牢固的覆于空腔的内壁。该楼盖现场施工便捷方便，施工难度小，无需专业预应力技术工人，普通工人即可施工，无需二次混凝土浇筑，施工效率高，施工人工成本较低。

进一步，所述复合楼盖还包括固定设于建筑框架梁上的固定套筒(11)，所述固定套筒(11)内设有内螺纹套筒；

所述凹槽构件(2)包括设于所述预制楼板(1)边缘向外的凹槽和设于所述凹槽的槽底的贯穿所述预制楼板(1)的凹槽螺栓孔；所述凹槽螺栓孔与所述固定套筒(11)的内螺纹套筒互相对应；

所述楼板连接件包括与所述凹槽对应的连接片(9)和螺栓(10)，所述连接片(9)上设有与所述固定套筒(11)的内螺纹套筒对应的通孔；所述连接片(9)嵌入所述凹槽，所述螺栓(10)穿过所述连接片(9)上的通孔和凹槽螺栓孔，将两个所述预制楼板(1)可拆卸连接，或所述螺栓(10)穿过所述连接片(9)的通孔并穿入所述凹槽螺栓孔和所述固定套筒(11)的内螺纹套筒，将所述预制楼板(1)与建筑框架梁可拆卸连接。

上述实施方式中，固定套筒是浇筑混凝土前固定于浇筑模板上的内螺纹套筒，其位于建筑框架的梁上，预制浇筑时，钢筋和套筒就一起预埋进了混凝土内，固定套筒内设有内螺纹，便于与对应的螺栓匹配连接。

进一步，所述凹槽包括分别设于所述预制楼板(1)的上下表面的对应的上凹槽(6)和下凹槽(7)；所述凹槽螺栓孔设于上凹槽(6)的槽底，即下凹槽(7)的槽顶；两片所述连接片(9)分别嵌入两个相邻所述上凹槽(6)之间和所述下凹槽(7)之间，将相邻两个所述预制楼板(1)相连。

上述实施方式中，从上下两个方向的固定连接，提高了预制楼板两两互接的可靠性。

进一步，所述连接片(9)为具有一定厚度的钢片。

上述实施方式中，一定厚度的钢片的强度和刚度较高，预制楼板之间的连接可靠性更佳。

进一步，每条所述预制楼板(1)的侧边上至少设有两个凹槽构件(2)。

进一步，在所述预设楼板(1)的所述空腔(3)开口的侧边上，所述凹槽构件(2)分别位于所述空腔(3)的两侧。

进一步，所述空腔(3)为扁平条形。

进一步，所述保温材料为挤塑板。

进一步，所述环氧树脂层(5)选自双酚A环氧树脂E-44型。

本发明具备以下有益效果：

本发明提供的楼盖包含多个结构相同可彼此拼接的预制楼板和楼板连接件，预制楼板结构简洁，楼板内的空腔设有环氧树脂层和GFRP加强层，相比于同等跨度的现浇钢筋混凝土板大幅度减轻自重，刚度较高，并且具有良好的保温隔音效果和抗微震效果。预制楼板可便捷的进行大批量工业标准化生产，精度更高，装配施工效率更高，大幅降低建筑成本。该楼盖为全装配式，减少了现场施工量，缩短工期，减轻了工人的劳动强度，质量可控，施工操作简单便捷，无需特殊具备预应力技术的技术工人，普通工人即可方便的进行施工，施工人工成本更低；同时也降低了施工时噪音、粉尘对环境的污染，经济实用。

本发明无需现场二次浇筑混凝土，有效解决了传统住宅现浇混凝土楼盖自重大，混凝土用量多，施工时间长，施工效率低下的问题。

本发明提供的楼盖具有易于修复、可更换等优点，实现了装配式混凝土框架结构中楼盖的震后可快速恢复功能，适用于地震频发地区的建筑施工建设。

附图说明

图1为本发明的预制楼板一实施例的横截面示意图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的俯视图。

图4为本发明的楼板连接件示意图。

图5为本发明的预制楼板与建筑框架梁连接示意图。

图6为本发明的预制楼板连接示意图。

图7为本发明的楼板内的空腔纵截面示意图。

图中标号说明：

1、预制楼板；2、凹槽构件；3、空腔；4、GFRP加强层；5、环氧树脂层；6、上凹槽；7、下凹槽；9、连接片；10、螺栓；11、固定套筒。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例和附图仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

本发明提供的带GFRP加强的预制混凝土保温复合楼盖，该楼盖包括多个拼接的预制楼板1和楼板连接件。如图1～3所示，图中提供了一个方型的预制楼板1，预制楼板1的四条侧边上均设有凹槽构件2，楼板连接件与凹槽构件2耦合后，可将两两相邻的预制楼板1可拆卸连接，或者通过楼板连接件将凹槽构件2与建筑框架梁耦合，将预制楼板1和建筑框架梁可拆卸的连接。预制楼板1内部，设有贯通的通孔，通孔内部形成空腔3。空腔3从预制楼板1的一个侧面贯通至对应的另一侧面，空腔3的内壁上设有GFRP加强层4，GFRP加强层4可为纤维强化塑料，以提高预制楼板1的抗压性能。如图7，在GFRP加强层4和空腔3内壁之间还设有环氧树脂层5，在空腔3内壁表面首先涂覆环氧树脂层5，再涂覆GFRP加强层4，这样是为了增加了预制楼板1的联锁机制，预制楼板1的抗弯性能更佳。在空腔3的空腔内填充保温材料，保温材料可选择挤塑板，挤塑板具有高抗压、保温、轻质、不吸水、不透气耐磨、不降解的特性。

单个预制楼板1具有空腔3，空腔3的内壁上依次覆上环氧树脂层5和GFRP加强层4，让单个的预制楼板1具备良好的抗弯性能和保温性能。形成GFRP加强层4的材料为玻璃纤维增强塑料，其主要是由多股连续玻璃纤维，以增强树脂作为基体，并掺入适量辅助剂，经缠绕、模压成型的新型复合材料，其树脂大部分以热固性树脂为主，其质轻而硬、不导电、性能稳定、机械强度高、耐腐蚀，适用于建筑制造领域。环氧树脂主要由环氧树脂、固化剂、促进剂等组成，具有优良的粘接强度，可优选双酚A环氧树脂E-44型，使得GFRP加强层4和预制楼板1之前具有较好的联锁机制，适用于抗弯的建筑楼板制备。预制楼板1相比于同等跨度的现浇钢筋混凝土板大幅度减轻自重，且刚度较高。楼板连接件为紧固件，通过楼板连接件进行预制楼板1相互之间的两两相连组成较大面积的预制楼板1，同时通过楼板连接件进行预制楼板1与建筑框架梁可拆卸的连接，形成楼盖。其中的连接方式均为可重复拆卸和重复组装装配的，根据建筑框架所需面积对多个预制楼板1进行拼接和组装，并在拼接后的预制楼板1和建筑框架梁之间进行装配连接。预制楼板1和建筑框架梁之间进行装配连接，实现了即使是在地震作用下楼盖水平力的有效传递，同时避免了预制楼板1在地震中的滑落。

如图4和图5，在建筑框架梁上固定设有与凹槽构件2对应的固定套筒11，固定套筒11内设有多个内螺纹套筒；凹槽构件2包括了设于预制楼板1边缘向外的凹槽和设于凹槽的槽底的贯穿预制楼板1的多个凹槽螺栓孔；固定套筒11的内螺纹套筒与凹槽螺栓孔互相对应贯通；楼板连接件包括连接片9和多个螺栓10，连接片9上设有与所述固定套筒(11)的内螺纹套筒对应的多个通孔。如图6，在连接两个预制楼板1时，连接片9嵌入两个相邻的凹槽中，多个螺栓10穿过连接片9上的通孔和凹槽螺栓孔，并使用螺母固定，将两个预制楼板1紧密固定连接；在连接预制楼板1和建筑框架梁时，如图5，多个螺栓10穿过连接片9的通孔并穿入凹槽螺栓孔和固定套筒(11)的内螺纹套筒内固定住，将预制楼板1与建筑框架梁可拆卸连接。

本发明提供了通过在相邻的预制楼板1的连接处以及预制楼板1和建筑框架梁连接处，设置凹槽、嵌入相邻两个凹槽的连接片9以及固定套筒11，可将预制楼板1之间或预制楼板1和建筑框架梁之间平整且牢固的连接，楼板连接件安装完成后螺栓10和连接片9不突出预制楼板1的板面，安装固定后，确保了楼盖平面内的刚度，形成相邻预制楼板1的平整并且稳固的可靠连接。这种连接方式方便普通工人进行拆卸和重新组装的施工作业。固定套筒11带有将螺栓固定于钢筋水泥表面的内螺纹套筒，固定套筒11可选择在预制建筑梁灌浆施工过程中一起灌浆构筑，统一构筑建筑构件的连接将更加稳固持久。

这样，预制楼板1之间的连接以及预制楼板1和建筑框架梁之间的连接均具有较好的刚性，无需现场二次浇筑混凝土，工人可方便的进行使用螺栓10进行现场组装，在需要调整时，也方便拆卸，重新拼接后方便的再次组装，操作简单快捷，显著降低工人的劳动量，提高了劳动效率。同时解决了在楼盖肋中使用高强预应力，预应力施工技术较为复杂，对技术工人的水平要求高，一般工人不能胜任，必须由具备预应力技术的工人操作导致施工成本较高的问题。

本发明采用干式螺栓连接形式，易于安装与拆卸，施工快捷方便。且干式螺栓连接实现了预制楼盖生命期内可更换及完成生命期后可回收的功能，预制楼盖可拆卸后重新组装装配使用，施工成本低，且其具有环保的优势。

进一步，所述凹槽包括分别设于所述预制楼板1的上下表面的对应的上凹槽6和下凹槽7；所述凹槽螺栓孔设于上凹槽6的槽底，即下凹槽7的槽顶；两个所述连接片9分别嵌入两个相邻所述上凹槽6之间和所述下凹槽7之间，将相邻两个所述预制楼板1相连。

通过上下嵌入的连接片9嵌入相邻的上凹槽6和下凹槽7之中，能够将两个预制楼板1从上下两个方向紧固的连接在一起，其刚性和抗压性能更优。

每条所述预制楼板1的侧边上至少设有两个凹槽构件2。凹槽构件2在预制楼板1的左右侧对称，且上下侧对称，方便相邻的预制楼板1进行拼接。进一步，在具有空腔3开口的预制楼板1的侧边上，凹槽构件2分别位于空腔3的两侧。

凹槽构件2的设置位置不能与空腔3的位置重合，确保了预制楼板1的刚度和连接可靠性。

所述空腔3在楼板之中呈现为扁平的条形。这样能够让预制楼板1的整体重量较轻，而刚性足够，而且能够填充更多保温材料，提高保温材料覆盖住较大的预制楼板1的楼板面积，保温效果更好。

在具体预制过程中，预制楼板1可通过在模具中灌入水泥砂浆预制，凝固后制成刚度较高的带有空腔3的预制楼板1；空腔3的内壁依次涂覆上环氧树脂层5和GFRP加强层4；连接片9选用具有一定厚度，强度和刚度较高的钢板制成，组装使用的螺栓10为特制的高强螺栓，其具有较强的耐拉和抗压的特性，有效使用时间较普通螺栓更加持久耐用。

以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。