装配式建筑PC预制构件之模具设计要点.docx

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装配式建筑PC预制构件之模具设计要点

装配式建筑PC预制构件

之模具设计要点

编制：

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审核：

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日期：

_____2017年11月

前言3

一、装配式建筑PC预制构件特征5

二、装配式建筑PC预制构件模具详解9

1、外墙板模具设计要点9

2、内墙板模具设计要点9

4、楼梯模具设计要点10

6、底模设计要点11

7、综合管廊模具设计要点11

前言

随着我国住宅产业化的发展，越来越多的企业开始进行“工业化住宅”的研发和生产，追求“像造汽车一样的造房子”，将房屋分解为多个模块在工厂加工成半成品，现场只要进行装配施工即可变为成品住宅,装配式建筑的发展离不开PC构件（即“预制装配式建筑混凝土构件”的简称，是以构件加工单位工厂化制作而成的成品混凝土构件，经施工现场装配、连接并结合部分现浇而形成混凝土结构，具有优质、高效、节能、环保等优势，是实现住宅产业化的重要途径。

），而PC构件的生产离不开PC模具。

在许多发达国家由于人工成本很高，工业化生产的住宅不但品质好、施工速度快，甚至比传统的现场施工造价更低，其成熟的技术已经得到广泛认可，并逐渐成为住宅生产的主流方式，其中用预制混凝土构件（precastcomponents，简称PC）建设的PC住宅以优良的性价比在不同国家受到普遍欢迎。

模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。

模具主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

而PC模具是应用于PC构件生产中的PC构件成型的。

PC模具包括底模、侧模、端模及窗模等重要组成部件，将装饰墙砖、窗框、及各类接驳器等配件全部定位于模具中并浇注混凝土，有利于构件及建筑物质量的整体提升。

PC构件作为住宅产业化的重要组成部分，PC模具的作用至关重要。

PC模具是构件生产的主要要素之一，其设计形式是否先进合理会直接影响构件生产效率和产品质量。

PC模具应该在保证质量和构件外型尺寸的前提下做到：

拆卸方便，提高生产效率；提高模具通用性和周转次数，降低采购成本；采用全激光下料，提高模具质量。

一、装配式建筑PC预制构件特征

中国的PC住宅结构特征主要就是“两块板”——墙板和楼板，其中的PC楼板与国外大同小异。

由于外墙板兼具维护、防水、隔声、采光、通风、保温、装饰等多项复杂功能，不同的构造方法、生产工艺和安装工法决定了不同的PC住宅技术路线和结构体系，这也是PC住宅发展的关键。

为了解决好质量、进度、成本之间的矛盾，众多的国内企业纷纷从日本、德国、法国、美国、澳大利亚等国家引进各种不同的PC技术。

各国的PC住宅之间的技术和性能差异很大，行业内也产生了“中国的PC住宅主体结构应该采用什么样的技术体系？

”的争论。

其实，PC墙板的安装技术无外乎“后安装法”（日本工法）、“先安装法”（香港工法）两种主流的安装方式。

所谓“后安装法”即待房屋的主体结构施工完成后，再将预制好的PC墙板作为非承重结构

安装在主体结构上，其中主体结构可以是钢结构、现浇混凝土结构、预制混凝土结构，这样的非承重PC墙板又称为外墙挂板。

此做法在欧美日非常多，尤其以日本发展的最为成熟。

“后安装法”的特点是，由于安装过程会产生误差积累，因此对主体建筑的施工精度和PC构件的制作精度要求都非常高，导致主体施工费用、构件模具费用和安装人工费用都很高；而且构件之间多数采用螺栓、埋件等机械式连接，构件之间不可避免地存在“缝隙”，为了美观往往将这些缝隙设计成明缝，必须要进行填缝处理或打胶密封。

这种工法必须进行细致的施工，否则容易在防水、隔音等方面出现问题。

“后安装法”适合与钢结构或高精度的PC结构主体相结合，其现场施工时基本是以“干作业”为主，可以说“后安装法”是PC建筑发展的高级阶段。

美国一般是配合钢结构主体或后张预应力混凝土结构使用，而敬业的日本人可以把PC构件做得像钢结构一样的精准，把后装工法发挥到了极致，因此将“后安装法”称为“日本工法”亦当之无愧。

所谓“先安装法”即在进行建筑主体施工时，把PC墙板先安装就位，用现浇的混凝土将PC墙板连接为整体的结构，其主体结构构件一般为现浇混凝土或预制叠合混凝土结构。

先安装法的PC墙板既可以是非承重墙体，也可以是承重墙体，甚至是抗震的剪力墙。

“先安装法”的特点是，在施工过程中，用现浇混凝土来填充PC构件之间的空隙而形成“无缝连接”的结构。

现浇连接施工的过程是消除误差的机会，而不会形成“误差积累”，从而大大降低了构件生产和现场施工的难度，更易于市场推广。

同时，构件之间“无缝连接”的构造增强了房间的防水、隔音性能。

香港房屋署在发展PC住宅的过程中，先是从法国和日本引进了“后安装法”，结果普遍出现了缝隙漏水的情况，给后期维护带来了难度。

为了解决这一难题他们从新加坡引进了“先安装法”，整体无缝连接的结构彻底解决了香港房屋外墙渗漏的维修之苦，因此香港房屋署将这种工法不断改进和推广至今。

现在香港已经有几千万平方米公屋和居屋采用先安装法的PC外墙，因

此“先安装法”又被叫做“香港工法”。

究竟哪种工法更符合我国PC住宅的发展需求呢？

面对这一疑问，众多国内外企业对两种工法进行了实践探索，特别是万科和长沙远大都在实际工程中应用过两种工法。

笔者曾在快而居公司对两种工法进行了实验对比，基本掌握了两种不同工法各自的优缺点，并结合我国的住宅特性，系统地研究了它们在建筑结构设计、预制构件拆解、构件生产、安装构造等方面的区别。

“日本工法”以干式作业为主，其结构体系更趋向于“装配式结构”，而香港工法提倡预制与现浇相结合，结构体系为“装配整体式结构”。

从在编的国家行业标准《装配式混凝土结构技术规程》内容来看，国内PC住宅的发展方向是装配整体式结构。

国内众多企业在PC外墙技术的发展趋势与此相符，比如万科、长沙远都从学习“日本工法”开始，后来逐步转变为“香港工法”而走向成熟运用，黑龙江宇辉、中南建设也都采用了“先立墙、后浇筑”的施工方法，走的是装配整体式结构的道路。

这些用先安装工法建造的PC住宅，其性能与传统工艺建造的住宅基本没有区别。

对PC住宅预制外墙的安装工法研究，不是简单地聚焦于“先装”还是“后装”，其意义在于两种不同的工法在前期的结构设计、构件拆解、构件模具、构件生产、安装施工环节存在着重大区别，并且在房屋性能、建筑成本方面影响巨大，对于合理确定PC住宅的技术路线和结构体系具有重要的意义。

“香港工法”比较适合当前中国住宅产业化重点发展“装配整体式结构”的现状，而“纯装配

式”的“日本工法”则可用于公共性建筑中国国内现在的住区建设项目非常多，项目也非常大，某些位于郊区的项目动辄二、三十万平方米的建筑面积，有的甚至达到五、六十万平方米，还有更为庞大的。

如果以目前的规模来看，以项目为单位建立工场比较合适。

现在在日本的发展已经达到了一定的程度，很多人有新的想法，但却无法实现自己的报负，在中国这种大发展的时期，如果能提供他们施展抱负的机会，他们对中国最有帮助的，不是成功的经验，而是失败的经验，日本住宅工业和中国一样曾经发生过阳台塌落、瓷砖脱落、漏水等问题。

你们去见专家及社团高层时，一般人均会说好的一方面，而不会介绍失败的经验。

如果有人将失败的做法给万科指出来，会使中国的企业避免走很多弯路。

其实日本的工业化住宅，特别是PC方面的专家很多，因为很多工厂逐渐关闭，有很多专家从工场退休，是有空闲的。

这些人不仅熟悉图纸上的做法，而且对生产、施工的细节也很清楚。

在日本有建筑技术支援协会，这是由许多经验丰富的退休专家组成，介绍他们将自己的经验介绍给大家并运用到实际项目中，他们会很高兴。

这些人现在积累了许多经验，现在明白了许多对原来做法的重新认识。

他们带给中国的PC做法可能与日本的不同，中国也不一定完全采用日本已经定型的做法。

他们可能会很后悔自己当初为什么不这样做等等？

二、装配式建筑PC预制构件模具详解

1、外墙板模具设计要点

外墙板结构一般为：

内叶结构（200mm）+保温（Xmm）+外叶保护（60mm）。

此类墙板可采用正打或反打工艺。

建筑对外墙板的平整度要求很高，如果采用正打工艺，无论是人工抹面还是机器抹面，都不足以达到要求的平整度，对后期施工较为不利。

但是正打工艺，有利于预埋件的定位，操作工序也相对简单。

可根据工程的需求，选择不同的工艺。

2、内墙板模具设计要点

由于内墙板就是混凝土实心墙体（因内墙不参与建筑结构受力，故在内墙板设计时可按相关图集在内墙板内增加EPS轻质减重板），。

预制内墙板的厚度一般为200mm，为便于加工，可选用20#槽钢作为边模。

内墙板三面均有外漏筋，且数量较多，需要在槽钢上开许多豁口，导致边模刚度不足，周转中容易变形，所有应在边模上增设肋板。

3、叠合楼板模具设计要点

根据叠合楼板高度，可选用相应的角铁作为边模，当楼板四边有倒角时，可在角铁上后焊一块折弯后的钢板。

由于角铁组成的边模上开了许多豁口，导致长向的刚度不足，故沿长向可分若干段，以每段1.5--2.5m为宜。

侧模上还需设加强肋板，间距为400-600mm。

4、楼梯模具设计要点

楼梯模具可分为卧式和立式两种模式，卧式模具占用场地，需要压光的面积较大，构件需多次翻转。

而立式楼梯模具重点为楼梯踏步的处理，由于踏步成波浪形，钢板需折弯后拼接，拼缝的位置宜放在既不影响构件效果又便于操作的位置，拼缝的处理可采用焊接或冷拼接工艺。

都需要特别注意拼缝处的密封性，严禁出现漏浆现象。

养护期间立式模具不能进养护窑，需采用自然养护，而卧式模具在养护期间可以进养护窑进行养护，以快速达到脱模，采用卧式还是立式，要综合考虑。

5、阳台板/空调板模具设计要点

为了体现建筑立面效果，一般住宅建筑的阳台板设计为异性构件。

构件的四周都设计了反边，导致不能利用大底模生产。

可设计为独立式的模具，根据构件数量，选择模具材料。

首先考虑构件脱模的问题，在不影响构件功能的前提下，可适当留出脱模斜度（1/10左右）。

当构件高度较大时，应重点考虑侧模的定位和刚度问题。

6、底模设计要点

面板根据楼层高度和构件长度，宜选用整块的钢板。

每个大底模上布置不宜超过3块构件，据此选择底模长度，宽度有建筑层高决定。

对于板面要求不严格的，可采用拼接钢板的形式，但需注意拼缝的处理方式。

大底模支撑结构可选用工字钢或槽钢，为了防止焊接变形，大底模最好设计成单向板的形式，面板一般选用10mm钢板。

大底模使用时，需固定在平整的基础上，定位后的操作高度不宜超过500mm。

7、综合管廊模具设计要点

综合管廊模具，属于模具技术领域，具体涉及一种综合管廊模具。

包括内模和外模，所述外模的下端与内模之间设置底托，外模侧壁上固定连接底托压紧装置；所述外模的上端与内模之间设置插口盘，内模上固定连接至少四个气缸，各气缸的活塞杆上设置压板，各压板设置在插口盘的上端。

本实用新型相对于现有的人工捣制或现场预制生产综合管廊，生产效率高、成本低、生产出的综合管廊质量好。