CN111101628B - 一种预制混凝土梁板体系的frp片材连接结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构及方法，全厚度预制板的四周侧面与楼面梁侧面相邻；预制板与楼面梁之间以及预制板与预制板之间均设有一条约20mm宽的调节缝，调节缝内填有高强微膨胀砂浆；在预制板与楼面梁的接缝顶面以及预制板与预制板的接缝顶面和底面，均粘贴有抗弯连接用平面状FRP片材；在预制板与楼面梁以及预制板与预制板的接缝处，还粘贴有抗剪连接用的折面状FRP片材；FRP片材的纤维方向垂直于接缝纵向。本发明解决了现有板类预制构件四周出筋带来的预制构件边模复杂、生产效率低下、运输吊装操作困难等问题；解决了现有预制板叠合浇筑带来的现场大量湿作业问题以及楼板厚度过大问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构及方法，属于建筑工程技术。
背景技术
近些年来，随着人们对居住条件和生活环境的要求不断提升，建筑业飞速发展。然而建筑业的发展造成严重的资源耗费和环境污染，迫使人们寻求建筑业的新出路。当前，以预制装配式建筑为特征的建筑工业化是建筑业领域实现低碳、可持续化发展的关键途径之一。
在预制装配式建筑中，结构构件之间的连接方式对于预制和装配施工效率以及服役力学性能有着至关重要的影响。其中，楼板的连接在整个连接工程中占有很大比重，但其现有连接方式效率较低。
楼板目前主要采用叠合浇筑的方式连接，其中预制板往往需要四个侧面伸出连接用钢筋，这造成了边模复杂且非标准化，难以实现全自动化生产，严重影响预制板的生产效率；同时，四边出筋也给堆放、运输和吊装等过程带来了困难；另外，叠合浇筑也导致现场湿工作量很大，且无法实现楼面装饰层预制化，与预制装配化技术路线相背离。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构及方法，解决现有楼板拼接方式中预制楼板多侧面出筋造成的生产效率低下、堆放、运输和吊装操作困难、以及现场叠合浇筑带来的湿工作量大等施工效率低下问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构，该预制混凝土梁板体系包括柱、内梁、边梁和预制板，内梁和边梁按照现有成熟技术支承在柱上或其他内梁或边梁上，预制板的四周侧与内梁或边梁的侧面相邻；内梁和边梁的横截面均为规则的矩形；预制板的平面形状为矩形，对预制板的四周八角做倒角处理；
在预制板的各个连接部位采用FRP片材连接结构，将所有FRP片材连接结构分为预制板与边梁的FRP片材连接结构、预制板与内梁的FRP片材连接结构、预制板之间的FRP片材连接结构三类；
所述预制板与边梁的FRP片材连接结构包括边梁顶面FRP片材和边梁挂板FRP片材，用于连接预制板与边梁的连接部位；在边梁与预制板相邻侧面之间设置有调节缝，在调节缝内填有高强微膨胀砂浆；在边梁外侧面、边梁顶面、边梁与调节缝相邻的内侧面、调节缝底面、预制板底面粘贴设定层数的、折面状的边梁挂板FRP片材，用于将预制板吊挂在边梁上；在调节缝两侧的预制板和边梁顶面粘贴设定层数的、覆盖调节缝的边梁顶面FRP片材，用于板边截面抗弯；边梁挂板FRP片材和边梁顶面FRP片材的宽度方向均垂直于调节缝向两侧延伸；
所述预制板与内梁的FRP片材连接结构包括内梁顶面FRP片材和内梁挂板FRP片材，用于连接内梁与两侧预制板的连接部位；在预制板与内梁相邻侧面之间设置有调节缝，在调节缝内填有高强微膨胀砂浆；在一侧预制板底面、一侧调节缝底面、内梁与一侧调节缝相邻的侧面、内梁顶面、内梁与另一侧调节缝相邻的侧面、另一侧调节缝底面、另一侧预制板底面粘贴设定层数的、折面状的内梁挂板FRP片材，用于将两个预制板吊挂在内梁上；在内梁与两侧预制板的顶面粘贴设定层数的、覆盖内梁两侧两个调节缝的内梁顶面FRP片材，用于板边截面抗弯；内梁挂板FRP片材和内梁顶面FRP片材的宽度方向均垂直于调节缝向两侧延伸；
所述预制板之间的FRP片材连接结构包括邻板顶面FRP片材、邻板底面FRP片材和邻板抗剪FRP片材，用于连接相邻的预制板的连接部位；在相邻的预制板相邻侧面之间设置有调节缝，在调节缝内填有高强微膨胀砂浆；将相邻的两块预制板分别称为左预制板和右预制板，将粘贴该相邻的两块预制板的邻板抗剪FRP片材分为邻板抗剪FRP片材一和邻板抗剪FRP片材二两种，沿着两块预制板相邻侧面的长度方向交错粘贴邻板抗剪FRP片材一和邻板抗剪FRP片材二；在左预制板顶面、左预制板与调节缝相邻的侧面、调节缝底面、右预制板底面粘贴设定层数的、折面状的邻板抗剪FRP片材一，用于将右预制板吊挂在左预制板上；在右预制板顶面、右预制板与调节缝相邻的侧面、调节缝底面、左预制板底面粘贴设定层数的、折面状的邻板抗剪FRP片材二，用于左预制板吊挂在右预制板上；在调节缝两侧预制板的顶面和底面分别粘贴有覆盖调节缝的邻板顶面FRP片材和邻板底面FRP片材；邻板抗剪FRP片材一、邻板抗剪FRP片材二、邻板顶面FRP片材和邻板底面FRP片材的宽度方向均垂直于调节缝向两侧延伸。
优选的，所有FRP片材的纤维方向均沿着各自的宽度方向。
优选的，沿边梁顶面FRP片材/边梁挂板FRP片材的宽度方向，边梁顶面FRP片材/边梁挂板FRP片材从调节缝开始向预制板延伸200～400mm，边梁顶面FRP片材/边梁挂板FRP片材从调节缝开始向外延伸至边梁的边缘并向下延伸50～150mm。
优选的，沿内梁顶面FRP片材/内梁挂板FRP片材的宽度方向，内梁顶面FRP片材/内梁挂板FRP片材从调节缝开始向调节缝所连接的预制板延伸200～400mm。
优选的，沿邻板抗剪FRP片材一/邻板抗剪FRP片材二/邻板顶面FRP片材/邻板底面FRP片材的宽度方向，邻板抗剪FRP片材一/邻板抗剪FRP片材二/邻板顶面FRP片材/邻板底面FRP片材从调节缝开始分别向所连接的相邻的两块预制板延伸200～400mm。
一种预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构的连接方法，包括如下步骤：
(a)将内梁和边梁按照现有成熟技术方法支承连接在柱、其他内梁或边梁上；
(b)装配施工时，须将预制板搁置在施工支架上，并在预制板与内梁、预制板与边梁、预制板与预制板的接缝处预留调节缝；
(c)在调节缝内填充的高强微膨胀砂浆，优选采用早强型的高强微膨胀砂浆；
(d)待调节缝内填充的高强微膨胀砂浆达到设计强度50％后，进行FRP片材的粘贴；
(e)在粘贴FRP片材之前，对待粘贴的混凝土表面进行刷毛和清洁处理；
(f)在FRP片材的垂直交叉处，两个纤维方向的FRP片材交替分层粘贴；
(g)粘贴FRP片材时，先粘贴抗剪用的FRP片材，后粘贴抗弯用的FRP片材。
FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，纤维增强复合材料)，是由纤维材料与基体材料(树脂)按一定的比例混合后形成的高性能型材料；质轻而硬、不导电、机械强度高、回收利用少、耐腐蚀。
有益效果：本发明提供的预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构及方法，相对于现有技术，具有如下优势：1、预制板不需要在四周伸出钢筋，从而简化了预制板构件的边模，继而有利于模板标准化、提高预制构件生产效率、有利于预制构件的堆放、运输和吊装操作；2、预制板直接预制成全厚度构件，不需要施工现场叠合浇筑，避免了现场大量湿作业；同时，全厚度预制板比现有普遍采用的预制叠合板的厚度更薄，减少材料用量、减小自重荷载、减小地震作用；另外，全厚度预制板上、下板面均可在预制工厂完成装饰层施工，进一步减少了施工现场作业量，缩短现场施工工期；3、板与板以及板与梁之间都有调节缝，此缝可以用来布置小型线管，便于电力布线；4、预制板的连接采用粘贴FRP片材的方法，施工非常便捷，同时可以保证接缝处具有极佳的防水抗渗效果，远比现有的预制叠合冷接缝处的防水抗渗效果好。
附图说明
图1为本发明预制混凝土板的布置示意图；
图2为本发明预制混凝土板与边梁的FRP片材连接结构示意图(图1的A-A断面图)；
图3为本发明预制混凝土板与内梁的FRP片材连接结构示意图(图1的B-B断面图)；
图4为本发明预制混凝土板之间的FRP片材连接结构断面示意图(图1的C-C断面图)；
图5为本发明预制混凝土板之间的FRP片材连接结构立体示意图。
图中包括：1、柱；2、内梁；3、边梁；4、预制板；4-1、左预制板；4-2、右预制板；5、调节缝；6、高强微膨胀砂浆；11、边梁顶面FRP片材；12、内梁顶面FRP片材；13、邻板顶面FRP片材；14、邻板底面FRP片材；15、边梁挂板FRP片材；16、内梁挂板FRP片材；17-1、邻板抗剪FRP片材一；17-2、邻板抗剪FRP片材二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1～5所示为一种预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构，该预制混凝土梁板体系包括柱1、内梁2、边梁3和预制板4，内梁2和边梁3按照现有成熟技术支承在柱1上或其他内梁2或边梁3上，预制板4的四周侧与内梁2或边梁3的侧面相邻；内梁2和边梁3的横截面均为规则的矩形；预制板4的平面形状为矩形，对预制板4的四周八角做约20mm高的倒角处理。
在预制板4的各个连接部位采用FRP片材连接结构，将所有FRP片材连接结构分为预制板4与边梁3的FRP片材连接结构、预制板4与内梁2的FRP片材连接结构、预制板4之间的FRP片材连接结构三类。
所述预制板4与边梁3的FRP片材连接结构包括边梁顶面FRP片材11和边梁挂板FRP片材15，用于连接预制板4与边梁3的连接部位；在边梁3与预制板4相邻侧面之间设置有一条约20mm宽的调节缝5，在调节缝5内填有高强微膨胀砂浆6；在边梁3外侧面、边梁3顶面、边梁3与调节缝5相邻的内侧面、调节缝5底面、预制板4底面粘贴设定层数的、折面状的边梁挂板FRP片材15，用于将预制板4吊挂在边梁3上；在调节缝5两侧的预制板4和边梁3顶面粘贴设定层数的、覆盖调节缝5的边梁顶面FRP片材11，用于板边截面抗弯；边梁挂板FRP片材15和边梁顶面FRP片材11的宽度方向均垂直于调节缝5向两侧延伸。沿边梁顶面FRP片材11/边梁挂板FRP片材15的宽度方向，边梁顶面FRP片材11/边梁挂板FRP片材15从调节缝5开始向预制板4延伸300mm，边梁顶面FRP片材11/边梁挂板FRP片材15从调节缝5开始向外延伸至边梁3的边缘并向下延伸100mm。边梁顶面FRP片材11/边梁挂板FRP片材15的长度方向平行于边梁3长度方向，沿边梁顶面FRP片材11/边梁挂板FRP片材15的长度方向，边梁顶面FRP片材11/边梁挂板FRP片材15向两端延伸至连接边梁3的两个柱1的对应侧面。FRP片材的层数，根据现有的结构设计方法计算确定。
所述预制板4与内梁2的FRP片材连接结构包括内梁顶面FRP片材12和内梁挂板FRP片材16，用于连接内梁2与两侧预制板4的连接部位；在预制板4与内梁2相邻侧面之间设置有一条约20mm宽的调节缝5，在调节缝5内填有高强微膨胀砂浆6；在一侧预制板4底面、一侧调节缝5底面、内梁2与一侧调节缝5相邻的侧面、内梁2顶面、内梁2与另一侧调节缝5相邻的侧面、另一侧调节缝5底面、另一侧预制板4底面粘贴设定层数的、折面状的内梁挂板FRP片材16，用于将两个预制板4吊挂在内梁2上；在内梁2与两侧预制板4的顶面粘贴设定层数的、覆盖内梁2两侧两个调节缝5的内梁顶面FRP片材12，用于板边截面抗弯；内梁挂板FRP片材16和内梁顶面FRP片材12的宽度方向均垂直于调节缝5向两侧延伸。沿内梁顶面FRP片材12/内梁挂板FRP片材16的宽度方向，内梁顶面FRP片材12/内梁挂板FRP片材16从调节缝5开始向调节缝5所连接的预制板4延伸300mm。内梁顶面FRP片材12/内梁挂板FRP片材16的长度方向平行于内梁2长度方向，沿内梁顶面FRP片材12/内梁挂板FRP片材16长度方向，内梁顶面FRP片材12/内梁挂板FRP片材16向两端延伸至连接内梁2的柱1或边梁3的对应侧面。FRP片材的层数，根据现有的结构设计方法计算确定。
所述预制板4之间的FRP片材连接结构包括邻板顶面FRP片材13、邻板底面FRP片材14和邻板抗剪FRP片材，用于连接相邻的预制板4的连接部位；在相邻的预制板4相邻侧面之间设置有一条约20mm宽的调节缝5，在调节缝5内填有高强微膨胀砂浆6；将相邻的两块预制板4分别称为左预制板4-1和右预制板4-2，将粘贴该相邻的两块预制板4的邻板抗剪FRP片材分为邻板抗剪FRP片材一17-1和邻板抗剪FRP片材二17-2两种，沿着两块预制板4相邻侧面的长度方向交错粘贴邻板抗剪FRP片材一17-1和邻板抗剪FRP片材二17-2；在左预制板4-1顶面、左预制板4-1与调节缝5相邻的侧面、调节缝5底面、右预制板4-2底面粘贴设定层数的、折面状的邻板抗剪FRP片材一17-1，用于将右预制板4-2吊挂在左预制板4-1上；在右预制板4-2顶面、右预制板4-2与调节缝5相邻的侧面、调节缝5底面、左预制板4-1底面粘贴设定层数的、折面状的邻板抗剪FRP片材二17-2，用于左预制板4-1吊挂在右预制板4-2上；在调节缝5两侧预制板4的顶面和底面分别粘贴有覆盖调节缝5的邻板顶面FRP片材13和邻板底面FRP片材14；邻板抗剪FRP片材一17-1、邻板抗剪FRP片材二17-2、邻板顶面FRP片材13和邻板底面FRP片材14的宽度方向均垂直于调节缝5向两侧延伸。沿邻板抗剪FRP片材一17-1/邻板抗剪FRP片材二17-2/邻板顶面FRP片材13/邻板底面FRP片材14的宽度方向，邻板抗剪FRP片材一17-1/邻板抗剪FRP片材二17-2/邻板顶面FRP片材13/邻板底面FRP片材14从调节缝5开始分别向所连接的相邻的两块预制板4延伸300mm。邻板抗剪FRP片材一17-1/邻板抗剪FRP片材二17-2/邻板顶面FRP片材13/邻板底面FRP片材14的长度方向平行于预制板4长度方向，沿邻板顶面FRP片材13/邻板底面FRP片材14长度方向，邻板顶面FRP片材13/邻板底面FRP片材14向两端延伸至连接预制板4的内梁2、边梁3或柱1的对应侧面。沿邻板抗剪FRP片材一17-1/邻板抗剪FRP片材二17-2长度方向，邻板抗剪FRP片材一17-1/邻板抗剪FRP片材二17-2交错紧密布置，覆盖两块预制板4的整个对接长度。FRP片材的层数，根据现有的结构设计方法计算确定。
一种预制混凝土梁板体系的FRP片材连接方法，包含以下几个要点：
(a)将内梁和边梁按照现有成熟技术方法支承连接在柱、其他内梁或边梁上；
(b)装配施工时，须将预制板搁置在施工支架上，并在预制板与内梁、预制板与边梁、预制板与预制板的接缝处预留调节缝；
(c)在调节缝内填充的高强微膨胀砂浆，优选采用早强型的高强微膨胀砂浆；
(d)待调节缝内填充的高强微膨胀砂浆达到设计强度50％后，进行FRP片材的粘贴；
(e)在粘贴FRP片材之前，对待粘贴的混凝土表面进行刷毛和清洁处理；
(f)在FRP片材的垂直交叉处，两个纤维方向的FRP片材交替分层粘贴；
(g)粘贴FRP片材时，先粘贴抗剪用的FRP片材，后粘贴抗弯用的FRP片材。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：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，还可以做出若干改进和润饰，包括将这一技术应用于剪力墙接缝的连接，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构，其特征在于：该预制混凝土梁板体系包括柱(1)、内梁(2)、边梁(3)和预制板(4)，内梁(2)和边梁(3)按照现有成熟技术支承在柱(1)上或其他内梁(2)或边梁(3)上，预制板(4)的四周侧与内梁(2)或边梁(3)的侧面相邻；内梁(2)和边梁(3)的横截面均为规则的矩形；预制板(4)的平面形状为矩形，对预制板(4)的四周八角做倒角处理；
在预制板(4)的各个连接部位采用FRP片材连接结构，将所有FRP片材连接结构分为预制板(4)与边梁(3)的FRP片材连接结构、预制板(4)与内梁(2)的FRP片材连接结构、预制板(4)之间的FRP片材连接结构三类；
所述预制板(4)与边梁(3)的FRP片材连接结构包括边梁顶面FRP片材(11)和边梁挂板FRP片材(15)，用于连接预制板(4)与边梁(3)的连接部位；在边梁(3)与预制板(4)相邻侧面之间设置有调节缝(5)，在调节缝(5)内填有高强微膨胀砂浆(6)；在边梁(3)外侧面、边梁(3)顶面、边梁(3)与调节缝(5)相邻的内侧面、调节缝(5)底面、预制板(4)底面粘贴设定层数的、折面状的边梁挂板FRP片材(15)，用于将预制板(4)吊挂在边梁(3)上；在调节缝(5)两侧的预制板(4)和边梁(3)顶面粘贴设定层数的、覆盖调节缝(5)的边梁顶面FRP片材(11)，用于板边截面抗弯；边梁挂板FRP片材(15)和边梁顶面FRP片材(11)的宽度方向均垂直于调节缝(5)向两侧延伸；
所述预制板(4)与内梁(2)的FRP片材连接结构包括内梁顶面FRP片材(12)和内梁挂板FRP片材(16)，用于连接内梁(2)与两侧预制板(4)的连接部位；在预制板(4)与内梁(2)相邻侧面之间设置有调节缝(5)，在调节缝(5)内填有高强微膨胀砂浆(6)；在一侧预制板(4)底面、一侧调节缝(5)底面、内梁(2)与一侧调节缝(5)相邻的侧面、内梁(2)顶面、内梁(2)与另一侧调节缝(5)相邻的侧面、另一侧调节缝(5)底面、另一侧预制板(4)底面粘贴设定层数的、折面状的内梁挂板FRP片材(16)，用于将两个预制板(4)吊挂在内梁(2)上；在内梁(2)与两侧预制板(4)的顶面粘贴设定层数的、覆盖内梁(2)两侧两个调节缝(5)的内梁顶面FRP片材(12)，用于板边截面抗弯；内梁挂板FRP片材(16)和内梁顶面FRP片材(12)的宽度方向均垂直于调节缝(5)向两侧延伸；
所述预制板(4)之间的FRP片材连接结构包括邻板顶面FRP片材(13)、邻板底面FRP片材(14)和邻板抗剪FRP片材，用于连接相邻的预制板(4)的连接部位；在相邻的预制板(4)相邻侧面之间设置有调节缝(5)，在调节缝(5)内填有高强微膨胀砂浆(6)；将相邻的两块预制板(4)分别称为左预制板(4-1)和右预制板(4-2)，将粘贴该相邻的两块预制板(4)的邻板抗剪FRP片材分为邻板抗剪FRP片材一(17-1)和邻板抗剪FRP片材二(17-2)两种，沿着两块预制板(4)相邻侧面的长度方向交错粘贴邻板抗剪FRP片材一(17-1)和邻板抗剪FRP片材二(17-2)；在左预制板(4-1)顶面、左预制板(4-1)与调节缝(5)相邻的侧面、调节缝(5)底面、右预制板(4-2)底面粘贴设定层数的、折面状的邻板抗剪FRP片材一(17-1)，用于将右预制板(4-2)吊挂在左预制板(4-1)上；在右预制板(4-2)顶面、右预制板(4-2)与调节缝(5)相邻的侧面、调节缝(5)底面、左预制板(4-1)底面粘贴设定层数的、折面状的邻板抗剪FRP片材二(17-2)，用于将左预制板(4-1)吊挂在右预制板(4-2)上；在调节缝(5)两侧预制板(4)的顶面和底面分别粘贴有覆盖调节缝(5)的邻板顶面FRP片材(13)和邻板底面FRP片材(14)；邻板抗剪FRP片材一(17-1)、邻板抗剪FRP片材二(17-2)、邻板顶面FRP片材(13)和邻板底面FRP片材(14)的宽度方向均垂直于调节缝(5)向两侧延伸。
2.根据权利要求1所述的预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构，其特征在于：所有FRP片材的纤维方向均沿着各自的宽度方向。
3.根据权利要求1所述的预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构，其特征在于：沿边梁顶面FRP片材(11)/边梁挂板FRP片材(15)的宽度方向，边梁顶面FRP片材(11)/边梁挂板FRP片材(15)从调节缝(5)开始向预制板(4)延伸200～400mm，边梁顶面FRP片材(11)/边梁挂板FRP片材(15)从调节缝(5)开始向外延伸至边梁(3)的边缘并向下延伸50～150mm。
4.根据权利要求1所述的预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构，其特征在于：沿内梁顶面FRP片材(12)/内梁挂板FRP片材(16)的宽度方向，内梁顶面FRP片材(12)/内梁挂板FRP片材(16)从调节缝(5)开始向调节缝(5)所连接的预制板(4)延伸200～400mm。
5.根据权利要求1所述的预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构，其特征在于：沿邻板抗剪FRP片材一(17-1)/邻板抗剪FRP片材二(17-2)/邻板顶面FRP片材(13)/邻板底面FRP片材(14)的宽度方向，邻板抗剪FRP片材一(17-1)/邻板抗剪FRP片材二(17-2)/邻板顶面FRP片材(13)/邻板底面FRP片材(14)从调节缝(5)开始分别向所连接的相邻的两块预制板(4)延伸200～400mm。
6.一种权利要求1所述预制混凝土梁板体系的FRP片材连接结构的连接方法，其特征在于：包括如下步骤：
(a)将内梁和边梁按照现有成熟技术方法支承连接在柱、其他内梁或边梁上；
(b)装配施工时，须将预制板搁置在施工支架上，并在预制板与内梁、预制板与边梁、预制板与预制板的接缝处预留调节缝；
(c)在调节缝内填充高强微膨胀砂浆；
(d)待调节缝内填充的高强微膨胀砂浆达到设计强度50％后，进行FRP片材的粘贴；
(e)在粘贴FRP片材之前，对待粘贴的混凝土表面进行刷毛和清洁处理；
(f)在FRP片材的垂直交叉处，两个纤维方向的FRP片材交替分层粘贴；
(g)粘贴FRP片材时，先粘贴抗剪用的FRP片材，后粘贴抗弯用的FRP片材。
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