裝配式建筑預制混凝土構件生產(chǎn)過(guò)程中，模具作為預制混凝土構件成型的主要材料，其設計方案、加工精度和組裝方式可從根本上決定預制混凝土構件的產(chǎn)品質(zhì)量。因此需通過(guò)優(yōu)化模具設計方案、控制零件加工精度和組裝準確性，提高預制混凝土構件產(chǎn)品質(zhì)量，保證現場(chǎng)施工順利進(jìn)行。

本文通過(guò)項目案例，研究模具對預制混凝土構件生產(chǎn)質(zhì)量的影響，研討模具的優(yōu)化設計措施，以提高預制混凝土構件生產(chǎn)效率。一起來(lái)學(xué)習。

一、項目概況

北京某工業(yè)化住宅項目采用全預制裝配式施工。各類(lèi)預制混凝土構件數量、種類(lèi)及對應的模具數量如表1所示。

該項目地上結構施工工期為213d，構件加工工期為198d。預制構件10898件，1232種，配置模具306套，其中預制外墻數量3157件，520種，配置模具81套，平均每套模具需合并7種外墻構件。生產(chǎn)過(guò)程中需頻繁改變模具組裝方式，因此模具設計時(shí)需優(yōu)化節點(diǎn)連接和零件組合方式，以縮短組模和換模工序時(shí)間，提高組模精/確度和組模效率。

二、模具對預制混凝土構件生產(chǎn)質(zhì)量的影響

為確定各類(lèi)構件模具數量，需考慮項目施工工期，結合預制混凝土構件種類(lèi)、數量和外輪廓特征，優(yōu)化模具合并方案，然后按照預制構件生產(chǎn)工藝進(jìn)行具體的模具節點(diǎn)設計。模具設計需遵循3個(gè)原則：保證構件質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率同時(shí)降低生產(chǎn)成本。以下就常見(jiàn)預制混凝土構件，分析模具設計、加工和組裝對預制構件質(zhì)量的影響。

模具對預制外墻板生產(chǎn)質(zhì)量的影響

預制外墻板由外葉板、保溫板和內葉板3部分組成。生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題有：連接灌漿套筒鋼筋偏位、預留線(xiàn)盒定位偏差大、陽(yáng)角部位損壞、漏漿導致蜂窩麻面等。通過(guò)優(yōu)化模具設計方案，提高零件加工精度和組裝準確性，可大大減少質(zhì)量通病，有效提高構件生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

1.結構內葉板兩側模出筋孔設計

兩側出筋主要有暗柱箍筋和梁縱筋2種。

(1)暗柱箍筋出筋

宜采用在側模開(kāi)長(cháng)圓孔加堵漿板的形式，此種形式的出筋孔配合定位堵漿板(見(jiàn)圖2)，可保證鋼筋保護層厚度，同時(shí)防止混凝土澆筑時(shí)出現漏漿現象。

圖2 長(cháng)圓孔加堵漿板側模

(2)梁縱筋出筋

帶彎折段的梁縱筋出筋宜采用側模分段加堵漿板的形式，如圖3，4所示，其中有梁縱筋出筋段出筋孔采用梳子形孔;相較整體式側模，此種設計方便脫模，保證縱筋定位，在有效提高構件生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)大大提高生產(chǎn)效率。

圖3 帶彎折段梁縱筋墻板

圖4 側模分段加堵漿板

2.外墻板定位工裝設計

為提高預制構件中預留洞口和預埋件定位精/確度，在模具設計時(shí)要做一些工裝定位件。工裝通過(guò)螺栓或活動(dòng)卡扣與模具側模固定，在側模相應位置設置加勁肋，以提高模具剛度，減小工裝變形，從而使預留預埋定位滿(mǎn)足設計規范要求，工裝連接和布置如圖5所示。

圖5 定位工裝連接與布置

模具對預制樓板生產(chǎn)質(zhì)量的影響

預制樓板即疊合板，將樓板分為2層：

預制層和現澆層，預制層在工廠(chǎng)完成，現澆層在施工現場(chǎng)完成。疊合板構件生產(chǎn)的質(zhì)量控制要點(diǎn)是構件邊線(xiàn)尺寸、鋼筋出筋定位、預留預埋定位及出筋長(cháng)度等，落實(shí)到模具即邊模和工裝定位件的優(yōu)化設計。

圖6 疊合板邊模

疊合板厚度一般為60～80mm，邊模采用2塊鋼板垂直組焊(見(jiàn)圖6)，此種形式的邊?？蓾M(mǎn)足剛度要求，且便于組裝和拆卸。邊模與模臺采用磁盒固定，可滿(mǎn)足構件邊線(xiàn)尺寸要求，同時(shí)避免模臺開(kāi)孔，提高模具擺放位置的靈活性。另外在疊合板邊模對應位置設計驗收定位孔(見(jiàn)圖7)，提高驗收效率，進(jìn)一步保證構件生產(chǎn)質(zhì)量。

圖7 疊合板邊模驗收定位孔設置

模具對異形構件生產(chǎn)質(zhì)量的影響

異形構件生產(chǎn)一般需設計獨立底模，以梁式陽(yáng)臺生產(chǎn)制作為例，陽(yáng)臺底部有下凸的反梁，在滿(mǎn)足建筑結構設計要求前提下，需設計獨立底模并在梁槽位置設計脫模角度(見(jiàn)圖8)。構件底部有凹凸造型，設計獨立底模有利于保證構件生產(chǎn)精度，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

圖8 陽(yáng)臺板底模設計脫模角度

三、社會(huì )效益與經(jīng)濟效益

本項目通過(guò)優(yōu)化模具合并方案和節點(diǎn)連接設計，提高預制混凝土構件生產(chǎn)效率，節約原材料用量，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，同時(shí)減少人工投入，充分體現綠色建筑的施工理念。通過(guò)調研計算，本項目產(chǎn)生的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益如下。

1.按照常規一一對應的方案設計模具，預計需鋼模具600t，經(jīng)模具合并和零件組合的方案優(yōu)化，最終模具使用量為480t，節約120t鋼材，相當于節約2400t水和48000kW·h的電。如果換算成木模，相當于節約9t木材。

2.通過(guò)優(yōu)化出筋孔節點(diǎn)設計，減少混凝土澆筑過(guò)程的漏漿現象，經(jīng)計算得知本項目共減少51m混凝土損失，同時(shí)減少構件修補人工約300個(gè)。

3.采用鋼模具和自動(dòng)化模臺生產(chǎn)線(xiàn)，提高工廠(chǎng)預制構件生產(chǎn)自動(dòng)化程度，同時(shí)節約人工約50個(gè)。

4.通過(guò)合理的模具和模臺布置，優(yōu)化生產(chǎn)線(xiàn)流水節拍，采用養護窯集中養護方式，節約蒸汽18萬(wàn)m。

四、結語(yǔ)

預制混凝土構件作為裝配式建筑的部品組成，其產(chǎn)品質(zhì)量將影響整個(gè)工程施工品質(zhì)。為保證預制構件生產(chǎn)質(zhì)量，需對模具進(jìn)行優(yōu)化設計、加強加工和組裝環(huán)節質(zhì)量管控，同時(shí)定期組織生產(chǎn)人員進(jìn)行技能培訓，強化對各生產(chǎn)工序的監督檢查，減少生產(chǎn)過(guò)程中的紕漏。

海天機電樓梯模具

海天機電外墻模具

海天機電內墻模具

海天機電預制梁柱模具

海天機電管廊模具方涵模具