裝配式建筑結構構件配套模具設計組裝技術*

周 鵬，趙亞軍，李 木

(中建科技(北京)有限公司，北京 100070)

0 引言

建筑工業化部品構件由工廠用模具生產，由于其形式多樣，需設計、制造大量模具。我國的建筑工業化部品構件模具起步較晚，大部分建筑模具企業是由普通模具企業轉行的，技術水平較低。目前建筑工業化部品構件模具主要存在以下問題。

1)結構不合理、質量大 由于建筑工業化部品構件尺寸大，導致模具尺寸大、自重大、變形大，嚴重影響建筑工業化部品構件的質量與精度。

2)易銹蝕 由于水泥與水均具有腐蝕性，預制構件澆筑后需養護，模具易銹蝕。

3)標準化程度低、通用性差 由于建筑企業的技術標準不同，建筑工業化部品構件的標準化程度低。

建筑產業化的關鍵即建立建筑、設計、生產的全產業鏈，從建筑設計的源頭建立起標準化的構件設計，配套設計標準化的模具，進行工業化的生產。

1 裝配式建筑結構構件配套模具設計要點

標準化、信息化、快速裝配是建筑工業化部品構件模具發展的方向。

1)裝配式建筑結構構件模具的標準化首先要求設計標準化，建筑設計人員在統一的構件數據庫里使用標準化的構件進行標準化設計，標準化的構件配套標準化的模具，避免設計一棟樓采購一套模具的生產模式，做到模具標準化、通用化。

2)現代化工廠是信息化工廠，構建生產線工業機器人系統，建立制造信息系統數據庫，對構件信息、鋼筋籠信息、邊模信息、排產計劃及其之間的相互關系等進行統一的信息化管理及控制。模具設計要考慮對接工廠的信息化系統，能自動識別模具的信息，跟蹤模具的使用狀況，滿足自動化生產的需要。

3)現代化工廠要提高生產效率，自動化生產是主要的生產方式。自動化生產的主要特征是各部件都要滿足自動化流程，要求模具具有標準化安裝功能，能配合自動化設備完成自動組裝及拆卸。

2 模具設計

裝配式建筑結構構件采用流水線自動化生產，大底模式模具，底模可重復使用，面板選用整塊鋼板。邊模根據構件產品分為疊合板邊模、外墻邊模和內墻邊模，其和底板分別構成疊合樓板體系、外墻模具體系和內墻模具體系。考慮自動化作業和安拆方便，且國內裝配式建筑與歐美的抗震需求不同，在構件的自動化生產過程中，利用龍門機器人前端機械手自動擺放模具，模具結構設計成框狀，并設計可使用機械手自動安裝的螺釘機械手，滿足模具快速安拆的需要。

外墻板一般采用三明治結構，即200mm內葉墻+50mm保溫層+60mm外葉墻。將模具分為2層，第1層為內葉墻模具，設計有出筋孔，外側配有框體，用于防漏漿，第2層為外葉墻模具，第1層模具作為第2層的基礎。標準化的內墻模具可加工內墻、外墻和疊合板，滿足生產的需要。

模具分為4個單元，分別對應墻體的4個面，其中，3個單元用于墻體的出筋面模具，1個單元用于墻體的不出筋面模具。標準化模具單元如圖1所示，配置RFID標簽，滿足信息化的要求。

圖1 模具單元

模具單元由面板、封板、筋板、墊板構成(見圖2)。面板根據出筋需要設計為孔洞狀和槽洞狀。封板用于模具的上下面，和面板構成一個盒式結構，為了減輕質量，設計為鏤空，并有連接孔。筋板用于加強模具結構。材料為Q235鋼，筋板厚度5mm，其余厚度均為4mm。內葉墻尺寸為2 600mm×2 800mm， 外葉墻尺寸為3 200mm×2 860mm，封板寬度宜取460mm。

圖2 模具單元構成部件

面板和封板需用筋板加固，采用焊接連接，如圖3所示。

圖3 面板、封板和筋板的連接

封板上方焊接加固墊板，厚4mm，相距600mm，墊板分為實體墊板和帶孔墊板，布局如圖4所示，采用焊接完成模具單元的組裝。

圖4 出筋模具單元上墊板

1個構件模具需3個出筋模具單元、1個不出筋模具單元。不出筋模具面板表面不需要槽洞和孔洞，其余部件安裝方法與出筋模具一樣。

4個單體模具單元組合成完整的墻體邊模，如圖5所示，此模具組合可用于外墻的內葉墻、內墻和疊合板的生產。生產外墻需此模具和外葉墻模具組合使用，如圖6所示。

圖5 內墻模具

圖6 外墻模具

3 模具連接

4個邊模采用螺栓連接，形成一個組合體。為配合自動化安裝，對邊模進行適當改造，將固定螺釘安裝在邊模上，如圖7所示，邊模需要緊固時，采用專用設備或僅通過氣動六方扳手擰緊即可。邊模和生產線平底模臺采用磁盒固定，并配置專用的磁盒壓裝機器人，完成磁盒的物流運輸和自動壓裝。

圖7 安裝有固定螺釘的邊模單元

4 模具信息化技術

將RFID 標簽固定安裝于模具上，用于存儲和自動識別邊模信息。在模具組裝設備上安裝射頻天線，用于自動識別各邊模信息。RFID信息的讀寫包括在移動工位采用手持式RFID讀寫器和在固定信息采集工位采用固定式RFID天線兩種方式。

5 結語

近年來，在政府的大力推動下，裝配式剪力墻結構在國內快速發展。裝配式建筑具有施工周期短、安裝精度高等特點。此模具設計完全滿足高精度構件的生產要求，并能實現自動化和信息化生產。