裝配式建筑構件模具的設計與使用管理

郭波

摘要：從混凝土預制構件生產的角度，對模具技術進行闡述，并例舉模具設計實例。

關鍵詞：裝配式 模具 設計 通用性 模數化 模塊化 效益

引言

混凝土構件生產具有類型多樣、生產流水快、重復性高、外觀質量要求高等特點，而模具是預制構件的外形保證，其質量的高低對構件的影響至關重要，主要體現在預制構件生產效率、產品質量、效益和裝配式優勢的發揮等方面，因此，模具技術應用成為了構件生產的關鍵環節，結合清鎮住宅產業化基地模具的使用經驗，對模具設計和使用管理進行闡述，并例舉兩種新型模具設計實例供參考。

1模具設計思路和構型選擇

模具是預制構件的外形控制材料，是預制構件成敗的關鍵，因此預制構件模具設計之前須先分析模具設計需要解決什么問題，理清重難點，清晰模具設計思路，明確模具構型，將決定模具設計的優劣。

1.1模具設計須解決的重難點問題

預制構件是裝配式建筑的組成部件，根據建筑的特性，預制構件須與現澆段或灌漿段之間通過鋼筋/套筒可靠連接，這決定了預制構件的外形尺寸和出筋位置必須精準，對模具提出了高精度要求

另外預制構件是工業化工廠生產的產品，工廠廠房建設和設備年均攤銷大，須進行流水化快速批量生產才能確保效益，因此模具須滿足工業化流水線生產的要求，同時確保構件外觀質量

模具單價昂貴，因此須優選模具構型以降低模具造價，并通過提高模具的通用性和耐久性增加模具周轉次數以降低模具攤銷費用

裝配式建筑的重要優勢之一是施工進度快，但由于預制構件的成本較高，經濟因素限制了裝配式建筑的發展，若能使預制構件具備更高的通用性和生產便利性，將使預制構件模具成本繼續大幅度降低，并進一步加快生產效率，裝配式建筑的綜合造價則有望低于常規現澆建筑，如此將能充分發揮裝配式建筑優勢，大幅增加產業化市場份額，而這要求預制構件朝模塊化方向發展，也就意味著模具設計與結構設計之間的協調配合須提到更高的層次。

1.2模具設計思路

為滿足以上要求，預制構件模具應實行模數化設計、模塊化制作思路，按照重復利用原則，采取整體式組合模具，連接可靠且質量輕便、便于拆裝，并須具有精度高、通用性高、剛度高和耐久性好的特點。

同時為滿足流水化生產、提高生產效率要求，生產時須將鋼筋綁扎工序在模具外提前進行，完成后整體吊裝入模，因此模具還應具備使鋼筋網籠整體入模的能力，且具有公差配合好的優點，即具備生產便利性。

1.3模具構型選擇

根據模具設計思路，整體式組合模具優選預留孔組合形式，構件各向表面分別制作可拆卸邊模，各邊模之間用螺栓連接。

以外墻板模具為例，因大多數墻板構件左右端面構造類似，僅墻板高度不同，按照重復利用原則，應選擇最大高度的外墻板為參照，將外墻板左右邊模設計為同一規格，外墻板上下邊模嵌入左右邊模之間并與其螺栓連接組合，即采用左右包上下構型，可使最大程度實現模具重復利用，提高通用性。

具體到各邊模，左右邊?？刹捎谜w式構型，箍筋出筋孔采用槽孔并向上開通，以方便鋼筋籠整體入模 外墻板上端面出筋較長，若采用與左右邊模相同的構型，將導致上邊模寬度過大，模具費用高，考慮到外墻板上端面均出直筋或箍筋的特點，可將上邊模按外墻板板厚方向單獨拆分成上下組合式模具構型，并額外采用螺栓連接，拼裝模具時先安裝下部組合，待鋼筋籠整體入模后，再安裝上部組合完成模具拼裝，拆模時可整體脫模以節約時間。

另外外墻板內葉墻模具和外葉墻模具之間可僅在轉角部用螺栓連接，通過合理選擇模具寬度保證模具組合體的整體剛度，以減少振搗變形并提高模具耐久性，同時能簡化模具拆裝工序，提高生產效率。

最后，為保證外墻外立面感官效果，優選反打模具構型，即外葉墻在下緊貼模臺，內葉墻在上的型式，以保證外墻板的外立面平整光滑。

模具構型的合理選擇是模具詳細設計的基礎，是體現模數化設計、模塊化制作思路并實現重復利用原則的關鍵設計步驟。

2模具詳細設計

2.1模具材料和制作要求

為保證模具的高精度要求，模具須選擇質地堅硬耐磨、便于加工成型的材料，一般選用 Q235鋼材，疊合板模具板材厚度可選 5mm左右，其他模具面板厚度 8mm左右。板材的切割下料須采用激光切割機以確保精度，模具須有較高整體剛度以減小變形，模具的連接部位位置須唯一確定，焊點牢固，各向尺寸累積誤差及平整度控制在依1mm以內，角誤差依1毅以內。

2.2模具剛度設計

為確保模具的耐久性和構件外形尺寸，模具須具有各向較高剛度，一般主要是側向剛度，首要考慮混凝土振搗時的模具剛度要求，此時不宜考慮磁盒的緊固力，僅按照連接孔位置為鉸支點進行剛度計算，控制模具變形在 1mm以內，另外還須驗算模具轉運時模具的豎向剛度 一般情況下，鋼模具若滿足以上剛度要求，其強度亦滿足要求。

2.3細部設計

模具細部設計對生產效率的提高尤為關鍵，同一種模具構型，細部不同可大幅影響生產效率和構件質量。

如疊合板模具的連接孔若采用通槽孔形式，則可使拆裝模速度提高 3倍以上，將模具各部位連接螺栓均統一設計為？16，將減少扳手種類和數量，避免頻繁更換扳手，可進一步提高拆裝模具速度。

當內/外墻板采用鋼筋籠整體吊裝入模工藝時，考慮預綁鋼筋的制作誤差，若適當調寬模具出筋孔寬度并對孔開口部位進行倒角，有助于提高入模速度，入模后再使用膠塞調校鋼筋準確位置。

部分細部設計亦涉及到構件外觀質量，如外墻板若采用正打工藝，其內葉模具就需注意面板與封板之間的接口的平順設計，否則拆模時極易損壞保溫板，而各向邊模邊肋板與面板之間需要采用墊板支墊，以確保各向邊模面板之間的緊貼。

2.4模具與結構設計

為提高模具的通用性，必然需——以預制構件的模塊化設計為基礎，而預制構件模塊化設計又須以預制構件的模數化設計為基礎。

預制構件的模數化直接關系到模具的成本，采用模數化設計的構件，相同長度的各向邊?；揪赏ㄓ?相反，未采用模數化設計的構件，即便外形尺寸一模一樣，但可能因為出筋位置不一致導致模具無法通用，只能新做模具，造成巨大的浪費。

因此，模具設計須與結構設計進行充分溝通，提前介入結構設計階段，貫徹模數化原則，通過采用合理模數，適當優化結構設計，使結構更適合于模數拆分，有效減少出現非模數化構件的數量，并通過實踐的積累逐漸總結出一套最優模數體系，歸納出一系列模數化標準節點構造，最終為設計標準化模塊構件創造條件。

2.5模具合理數量

模具的合理數量與生產進度要求相關，若考慮達到最大產能，綜合氣溫、預養護和模具成本等因素，8小時臺班產量與模具合理數量的比值為 2.4左右。

3新型模具設計實例

3.1內墻板可側翻通槽孔模具

模具構型如下圖所示。

模具封板與面板采用 8mm厚 Q235鋼板，加肋斜撐采用 20伊 20的方鋼，出筋孔向上開通槽孔，孔開口部位進行倒角 下封板的寬度為 50mm，通過豎向粗牙螺桿將模具調平。

該模具拆模時讓整套邊模能向上封板挑出一側側翻，拆模后不易導致鋼筋變形 模具向上開槽，槽口尺寸大，也不易損壞模具，方便拆模并保護模具，大幅減少模具修復工作，模具的重復使用次數能達到 100次 上封板采用整板面不會對保溫板掛傷拉扯導致預制構件破損。

3.2疊合板組合可變通用模具

該模具是一套免開孔、可以自由組合，并能快速拆卸的模具設計，通過在鋼筋上、下側模板的側面放置密封裝置，達到固定鋼筋和填充鋼筋間的空隙，實現模具免開孔，同時防止漏漿 該模具側?？梢陨炜s調節以滿足不同外形尺寸的需求，可以極大的增加模具周轉次數，降低生產成本 澆搗前加裝特制折型固定裝置，既保證了澆搗過程中模具穩定，又減輕了模具的自重。同時為實現機械化裝配、拆卸創造條件。

4模具使用管理

為實現清水混凝土的目標，同時維持模具的質量，提高模具周轉次數，降低模具均攤費用，從模具的歸類、拆裝、維修和保養等方面也應采取相應的措施。

4.1模具編碼與歸類

一般來說，構件的整套模具難以全部都具有通用性，但能有部分邊模具備通用條件，所以當一個項目生產完成后，模具的編碼與歸類不必按照構件區分，應按照通用性的不同分類。

模具的編碼需按照事先確定的編碼規則進行，對通用模具采用通用編碼并同區歸類，以便后續項目遇到類似構件時可隨時調用。對不通用的模具單獨編碼與歸類，同時做好臺賬，便于改裝需要。

4.2模具安裝與拆除

預制構件模具的安裝應根據模具設計方案進行安裝及加固，模具安裝的偏差及檢驗方法按葉混凝土結構工程施工質量驗收規范曳相關要求。模具拼接處必須緊密無縫隙，模具與模臺面必須緊貼。為防止在混凝土澆筑振搗過程中出現模具上浮的現象，利用磁盒、螺栓或壓模工裝等每間隔一段距離壓住模具邊角。模具安裝完成后及時涂刷脫模劑或粗糙劑，涂刷水性脫模劑時注意不能與油性脫模劑混用，同時不要沾染已噴油的模臺面以避免兩種脫模劑不相容導致混凝土外觀色差的問題。

模具拆除時按固定的倒序進行，要保護板面，嚴禁強行砸、撬模具，拆卸后及時清理，并修理損傷的模具，經檢查合格后使用。

5結語

從分析模具設計需解決的問題著手，理清模具設計重難點，清晰模具設計思路，根據預制構件的外形特點，合理選擇模具構型，并通過模具詳細設計，確定優化模具各項參數，是良好的模具設計的必要步驟。

良好的模具設計需配合良好的模具管理，從模具的歸類、拆裝、維修和保養等方面采取相應的措施，注重維持模具的質量，才能充分發揮模具的效用，增加模具周轉次數，降低模具均攤費用。

通過不斷循環改進提高模具設計技術與管理工作水平，逐步提高產業化生產效率，降低成本，充分發揮裝配式建筑優勢，最終達到效益最大化。

參考文獻：

[1]維普資訊，陽臺預制構件模具的改進（學術），姚驥.

[2]GB-50017-2003，葉鋼結構設計規范曳，中國計劃出版社.

（作者單位 ：中國水利水電第八工程局有限公司 ）