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輕質(zhì)墻板生產(chǎn)線
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干貨!預制構件飄窗模具工具化實踐與研究

2021-08-27

摘 要:結合飄窗模具的特點,設計研究了一種組合式飄窗模具。根據(jù)飄窗模具各個部分的使用頻率及構件的特點,將模具合理進行拆分,并分別對搭扣,內(nèi)模吊架,下料裝置,平衡吊架,氣浮脫模等多方面的設計進行了研究,有效提高了生產(chǎn)效率。


《“十三五”裝配式建筑行動方案》指出,到2020年,我國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上,其中重點推進地區(qū)達到20%以上。截止到2025年,住建部出臺《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》指出,全面普及成品住宅,新開工全裝修成品住宅面積比率50%以上,保障性住房的全裝修成品房面積比率達到70%以上。


裝配式建筑的興起,使得構件模具也越來越受到重視,模具的質(zhì)量和數(shù)量直接影響預制構件的制造成本。對于飄窗模具這類異型構件,重復利用率極低,項目完成后基本做報廢處理。每套的制作成本上萬元,對于大型項目,如果增加模 具數(shù)量,提高生產(chǎn)效率,但是增加預制構件成本,如果不增加數(shù)量,生產(chǎn)效率低。如何能夠更好地提高預制構件的生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本,下面以飄窗模具為例,通過飄窗模具的優(yōu)化設計,并根據(jù)實際施工特點,對飄窗模具進行改進。


1 模具設計


預制混凝土飄窗模具重復利用率較低,通用性較差。在實際生產(chǎn)中,各個項目之間飄窗尺寸不同,同一項目中飄窗預埋件位置也有所差異,不同項目之間飄窗模具基本不能通用。一個項目結束之后,飄窗模具無法應用到下一個項目中,只能做報廢處理。模具的制作成本影響構件的制作成本,模具數(shù)量多,生產(chǎn)效率高,構件成本高;模具數(shù)量少,生產(chǎn)效率低,構件成本低。根據(jù)不完全統(tǒng)計,模具制作成本約1.2萬元/噸,但是項目完成后,模具變賣廢鐵,約3千元/噸,造成極大的浪費。


1.1 模具拆分設計


圖1(a)為飄窗組合模具示意圖。該模具主要由內(nèi)模、外模、排架以及底座四部分組成。根據(jù)各部分的適用性,將飄窗模具整體分為3個部分,如A可重復利用部分,B為部分可重復利用部分,C為不可重復利用部分。飄窗模具的內(nèi)模和外模圍成的空間形式影響飄窗的構件實際尺寸,不同項目工程之間,預埋件的位置以及飄窗的輪廓尺寸的差異直接影響著內(nèi)模和外模的制作。



圖1(a)所介紹的是組合模具的各主要部分,各部分連接均為可拆連接。其中底座和排架均為標準件,本文所用的模具為長圳項目所用的飄窗模具,底座尺寸為3.5m×3.5m,底座和排架上設置有均勻等距的標準孔,底座和排架孔位一致進行安裝。外模安裝在底座四側,與內(nèi)模配合圍成的腔體澆筑混凝土。內(nèi)模安裝在底座上,與底座對應的標準孔進行連接,外模通過安裝在底座上。各部分設計的孔距一致,均用螺栓進行連接,因此各部分可以進行拆卸。



表1顯示了對模具進行拆分的情況,其主要根據(jù)適用性進行劃分,分為A、B、C三個部分。所用的組合模具材質(zhì)均為鋼材,以長圳的飄窗模具為例,每套模具質(zhì)量約為3.5t。


根據(jù)組合模具的拆分,A部分為通用部分,即項目完工后可以繼續(xù)用在下一個項目中,流動性強。由于A部分的重復利用,對于下一個項目而言,每套模具可以節(jié)省模具成本的1/3。B部分的使用需要根據(jù)下一個項目飄窗的高度進行確定,如果有合適高度的飄窗項目,B部分可以重復使用。對于C部分,內(nèi)模和外模的尺寸以及預留孔洞,預埋件的位置不同項目均不同,因此C部分不可循環(huán)利用。


1.2 搭扣設計


在循環(huán)利用模具制作飄窗的過程中,對于外模的門需要反復進行拆裝螺栓,防止進行混凝土漏漿。在實際的操作過程中,由于反復的拆裝,螺栓個數(shù)比較多,在拆裝外模的過程中耗時較多。通過搭扣代替螺栓,在滿足強度的前提下,將螺栓利用搭扣設計進行代替,節(jié)省和安裝和拆松螺栓的時間。圖2為搭扣位置對比。


1.3 內(nèi)模吊架


組合式飄窗模具是將模具各部分通過螺栓連接,在使用該模具之前進行各部分的組裝,將內(nèi)模與外模內(nèi)壁進行噴油處理,再將飄窗鋼筋籠吊裝到飄窗模具中。安裝預埋件部分根據(jù)項目圖紙設計,進行預埋件的安裝工作。將混凝土通過罐車或者移動料斗下放到飄窗模具中,進行振搗養(yǎng)護,預制構件成型,進行拆模吊。



先將外模與構件之間的預埋件及固定部分銷軸等部件進行拆除,使得外模部分與預制構件進行分離。將內(nèi)模與底架部分的螺栓拆松,再拆除內(nèi)模部分的預埋構件,將內(nèi)模的4個拼裝部分拆解,利用圖3中所示的特殊吊具進行內(nèi)模模具的起吊。將特種吊具的吊鉤與內(nèi)模模具的掛扣部分相連接,通過專業(yè)起吊工人,操控行車,起吊前確定各吊裝部分牢固,將內(nèi)模4個部分整體拆除。


與傳統(tǒng)吊裝模具相比,利用內(nèi)模吊具,可以同時起吊全部內(nèi)模,相比于之前將內(nèi)模4個部分分別起吊,有效節(jié)省了內(nèi)模起吊時間。


1.4 下料裝置


混凝土飄窗模具的在澆筑的過程中,由于飄窗構件是密閉的矩形,因此需要利用料斗和行車不停地移動來澆筑飄窗(如圖4所示),在澆筑的每個位置時防止混凝土溢出,配合震動棒將混凝土震實,由于飄窗結構的特殊,因此每次澆筑的過程中都需要耗費較多人工。為了更好的配合飄窗混凝土澆筑,配合飄窗模具設計安裝下料裝置。


圖5為配合飄窗模具所設計的下料裝置。澆筑時,混凝土料斗置于下料裝置正上方,操作工人通過控制料斗的控制閥調(diào)整混凝土下料的速度,下料裝置中心是一個類似于四面體的形式,當料斗下料時,混凝土沿著四面的坡度下流。料斗只要控制在一個位置就能將飄窗模具都進行澆筑。節(jié)省了調(diào)整料斗位置,移動行車的工序。


1.5 平衡吊架


起吊構件的過程中,通常利用行車帶動鏈條將已經(jīng)完成的飄窗構件進行起吊,但在實際起吊過程中,由于飄窗的重心不在所吊位置的中心處,在起吊過程中很容易出現(xiàn)偏斜,容易損壞構件的外觀,甚至出現(xiàn)構件崩角的情況。結合實際工作特點,設計了一種平衡吊架(如圖6所示),通過行車起吊平衡吊架,該平衡吊架通過吊鏈連接構件上的起吊點,將構件進行水平起吊。


1.6 氣浮裝置


在預制構件成型之后,需要脫模,但是在實際起吊過程中,由于混凝土在澆筑之后進行膨脹以及較強的粘度,緊密的附著在模具內(nèi)表面上,通過噴涂了脫模劑,拆除模具。圖7為氣浮脫模的結構,為外模底部的位置,通過在外模底部添加氣孔,在起吊的脫模的過程中,對特定位置輸送有一定壓力的氣體,輔助脫模過程。



2 工程應用


深圳市長圳公共住房及其他附屬工程總用地面積為20.77萬m2,總建筑面積115萬m2,長圳項目效果如圖8所示。其中11棟100m,為裝配整體式剪力墻結構體系;15棟150m,為以鋁模為主部分預制的裝配式結構體系;1棟106m,為裝配式鋼與混凝土組合結構結構體系;裙房、幼兒園、地下室為鋼筋混凝土框架結構+預制預應力空心樓板。預制構件類型主要包括樓梯、飄窗、外墻、內(nèi)墻、雙面疊合板墻、陽臺和預應力疊合板。該項目構件需求總量高達48161.5m3,其中預制飄窗需求量達17336m3,需求總數(shù)量為22708件,飄窗部分占總工程構件需求量的35%。飄窗安裝如圖9所示。


通過對飄窗構件生產(chǎn)工序的研究,研發(fā)出相對應的搭扣設計、內(nèi)模吊架、下料裝置、平衡吊架、氣浮裝置等,有效提高了生產(chǎn)效率,以生產(chǎn)一件飄窗預制構件為例,計算節(jié)約人工成本的時間。模具節(jié)省工時對比見表2。



組合式飄窗模具,是一款新型模具,通過組合裝配,節(jié)約模具生產(chǎn)成本1/3左右。同時,配合其他模具配套設備,并對模具進行創(chuàng)新性研究,有效提高生產(chǎn)效率。隨著國內(nèi)裝配式建筑的發(fā)展,該飄窗模具的優(yōu)勢越來越明顯。該項目飄窗構件需求量大,生產(chǎn)時間相對緊迫,通過將飄窗模具工具化設計,能夠有效的利用時間,提高生產(chǎn)效率。



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