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(zhǔn)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(jìn)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(jìn)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(zhǔn)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(hù)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??蓾M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(jìn)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(jì)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(jì)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(dāng)于節(jié)約2400t水和48000kW·h的電。如果換算成木模,相當(dāng)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(hù)窯集中養(yǎng)護(hù)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(jìn)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(jìn)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。
海天機(jī)電外墻模具
海天機(jī)電內(nèi)墻模具
海天機(jī)電預(yù)制梁柱模具
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