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

本文通過項目案例，研究模具對預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量的影響，研討模具的優(yōu)化設(shè)計措施，以提高預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)效率。一起來學(xué)習(xí)。

一、項目概況

北京某工業(yè)化住宅項目采用全預(yù)制裝配式施工。各類預(yù)制混凝土構(gòu)件數(shù)量、種類及對應(yīng)的模具數(shù)量如表1所示。

該項目地上結(jié)構(gòu)施工工期為213d，構(gòu)件加工工期為198d。預(yù)制構(gòu)件10898件，1232種，配置模具306套，其中預(yù)制外墻數(shù)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(gòu)件。生產(chǎn)過程中需頻繁改變模具組裝方式，因此模具設(shè)計時需優(yōu)化節(jié)點連接和零件組合方式，以縮短組模和換模工序時間，提高組模精/確度和組模效率。

二、模具對預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量的影響

為確定各類構(gòu)件模具數(shù)量，需考慮項目施工工期，結(jié)合預(yù)制混凝土構(gòu)件種類、數(shù)量和外輪廓特征，優(yōu)化模具合并方案，然后按照預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工藝進行具體的模具節(jié)點設(shè)計。模具設(shè)計需遵循3個原則：保證構(gòu)件質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率同時降低生產(chǎn)成本。以下就常見預(yù)制混凝土構(gòu)件，分析模具設(shè)計、加工和組裝對預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量的影響。

模具對預(yù)制外墻板生產(chǎn)質(zhì)量的影響

預(yù)制外墻板由外葉板、保溫板和內(nèi)葉板3部分組成。生產(chǎn)過程中常見質(zhì)量問題有：連接灌漿套筒鋼筋偏位、預(yù)留線盒定位偏差大、陽角部位損壞、漏漿導(dǎo)致蜂窩麻面等。通過優(yōu)化模具設(shè)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(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

1.結(jié)構(gòu)內(nèi)葉板兩側(cè)模出筋孔設(shè)計

兩側(cè)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(cè)模開長圓孔加堵漿板的形式，此種形式的出筋孔配合定位堵漿板(見圖2)，可保證鋼筋保護層厚度，同時防止混凝土澆筑時出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

圖2 長圓孔加堵漿板側(cè)模

(2)梁縱筋出筋

帶彎折段的梁縱筋出筋宜采用側(cè)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(cè)模，此種設(shè)計方便脫模，保證縱筋定位，在有效提高構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量的同時大大提高生產(chǎn)效率。

圖3 帶彎折段梁縱筋墻板

圖4 側(cè)模分段加堵漿板

2.外墻板定位工裝設(shè)計

為提高預(yù)制構(gòu)件中預(yù)留洞口和預(yù)埋件定位精/確度，在模具設(shè)計時要做一些工裝定位件。工裝通過螺栓或活動卡扣與模具側(cè)模固定，在側(cè)模相應(yīng)位置設(shè)置加勁肋，以提高模具剛度，減小工裝變形，從而使預(yù)留預(yù)埋定位滿足設(shè)計規(guī)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(yù)制樓板生產(chǎn)質(zhì)量的影響

預(yù)制樓板即疊合板，將樓板分為2層：

預(yù)制層和現(xiàn)澆層，預(yù)制層在工廠完成，現(xiàn)澆層在施工現(xiàn)場完成。疊合板構(gòu)件生產(chǎn)的質(zhì)量控制要點是構(gòu)件邊線尺寸、鋼筋出筋定位、預(yù)留預(yù)埋定位及出筋長度等，落實到模具即邊模和工裝定位件的優(yōu)化設(shè)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(見圖6)，此種形式的邊模可滿足剛度要求，且便于組裝和拆卸。邊模與模臺采用磁盒固定，可滿足構(gòu)件邊線尺寸要求，同時避免模臺開孔，提高模具擺放位置的靈活性。另外在疊合板邊模對應(yīng)位置設(shè)計驗收定位孔(見圖7)，提高驗收效率，進一步保證構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量。

圖7 疊合板邊模驗收定位孔設(shè)置

模具對異形構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量的影響

異形構(gòu)件生產(chǎn)一般需設(shè)計獨立底模，以梁式陽臺生產(chǎn)制作為例，陽臺底部有下凸的反梁，在滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求前提下，需設(shè)計獨立底模并在梁槽位置設(shè)計脫模角度(見圖8)。構(gòu)件底部有凹凸造型，設(shè)計獨立底模有利于保證構(gòu)件生產(chǎn)精度，同時提高生產(chǎn)效率。

圖8 陽臺板底模設(shè)計脫模角度

三、社會效益與經(jīng)濟效益

本項目通過優(yōu)化模具合并方案和節(jié)點連接設(shè)計，提高預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料用量，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，同時減少人工投入，充分體現(xiàn)綠色建筑的施工理念。通過調(diào)研計算，本項目產(chǎn)生的社會效益和經(jīng)濟效益如下。

1.按照常規(guī)一一對應(yīng)的方案設(shè)計模具，預(yù)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(jié)約120t鋼材，相當于節(jié)約2400t水和48000kW·h的電。如果換算成木模，相當于節(jié)約9t木材。

2.通過優(yōu)化出筋孔節(jié)點設(shè)計，減少混凝土澆筑過程的漏漿現(xiàn)象，經(jīng)計算得知本項目共減少51m混凝土損失，同時減少構(gòu)件修補人工約300個。

3.采用鋼模具和自動化模臺生產(chǎn)線，提高工廠預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)自動化程度，同時節(jié)約人工約50個。

4.通過合理的模具和模臺布置，優(yōu)化生產(chǎn)線流水節(jié)拍，采用養(yǎng)護窯集中養(yǎng)護方式，節(jié)約蒸汽18萬m。

四、結(jié)語

預(yù)制混凝土構(gòu)件作為裝配式建筑的部品組成，其產(chǎn)品質(zhì)量將影響整個工程施工品質(zhì)。為保證預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量，需對模具進行優(yōu)化設(shè)計、加強加工和組裝環(huán)節(jié)質(zhì)量管控，同時定期組織生產(chǎn)人員進行技能培訓(xùn)，強化對各生產(chǎn)工序的監(jiān)督檢查，減少生產(chǎn)過程中的紕漏。

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