裝配式剪力墻結構預制混凝土構件模具設計與制作要點
1. 裝配式剪力墻結構概念
預制混凝土,英文名為PrecastConcrete,簡稱PC。主要受力構件部分或全部由預制剪力墻、疊合梁、疊合板組成,采用有效方式將預制構件連接成為整體的鋼筋混凝土剪力墻結構,簡稱裝配式剪力墻結構。
2.預制混凝土構件模具設計的一般規定
混凝土預制構件模具以鋼模為主,面板主材選用Q235鋼板,支撐結構可選型鋼或者鋼板,規格可根據模具形式選擇,應滿足以下要求:
模具應具有足夠的承載力、剛度和穩定性,保證在構件生產時能可靠承受澆筑混凝土的重量、側壓力及工作荷載。
模具應支、拆方便,且應便于鋼筋安裝和混凝土澆筑、養護。
模具的部件與部件之間應連接牢固;預制構件上的預埋件均應有可靠固定措施。
3.預制混凝土構件模具設計體系
現有的模具的體系可分為:可采用獨立式模具和大底模式模具(即底模可公用,只加工側模具)。獨立式模具用鋼量較大,適用于構件類型較單一且重復次數多的項目。大底模式模具只需制作側邊模具,底模還可以在其他工程上重復使用,本文主要介紹該類模具體系。
主要模具類型:大底模(平臺)、疊合樓板模具、陽臺板模具、樓梯模具、內墻板模具和外墻板模具等。
大底模設計要點:面板根據樓層高度和構件長度,宜選用整塊的鋼板。每個大底模上布置不宜超過3塊構件,據此選擇底模長度,寬度有建筑層高決定。對于板面要求不嚴格的,可采用拼接鋼板的形式,但需注意拼縫的處理方式。大底模支撐結構可選用工字鋼或槽鋼,為了防止焊接變形,大底模最好設計成單向板的形式,面板一般選用10mm鋼板。大底模使用時,需固定在平整的基礎上,定位后的操作高度不宜超過500mm。
疊合樓板模具設計要點:根據疊合樓板高度,可選用相應的角鐵作為邊模,當樓板四邊有倒角時,可在角鐵上后焊一塊折彎后的鋼板。由于角鐵組成的邊模上開了許多豁口,導致長向的剛度不足,故沿長向可分若干段,以每段1.5--2.5m為宜。側模上還需設加強肋板,間距為400-500mm。
陽臺板模具設計要點:為了體現建筑立面效果,一般住宅建筑的陽臺板設計為異性構件。構件的四周都設計了反邊,導致不能利用大底模生產。可設計為獨立式的模具,根據構件數量,選擇模具材料。首先考慮構件脫模的問題,在不影響構件功能的前提下,可適當留出脫模斜度(1/10左右)。當構件高度較大時,應重點考慮側模的定位和剛度問題。
樓梯模具設計要點:樓梯模具可分為臥式和立式兩種模式,臥式模具占用場地,需要壓光的面積較大,構件需多次翻轉。故推薦設計為立式樓梯模具。重點為樓梯踏步的處理,由于踏步成波浪形,鋼板需折彎后拼接,拼縫的位置宜放在既不影響構件效果又便于操作的位置,拼縫的處理可采用焊接或冷拼接工藝。都需要特別注意拼縫處的密封性,嚴禁出現漏漿現象。
內墻板模具設計要點:由于內墻板就是混凝土實心墻體,一般沒有造型。北京地區公租房項目的預制內墻板的厚度一般為200mm,為便于加工,可選用20#槽鋼作為邊模。內墻板三面均有外漏筋,且數量較多,需要在槽鋼上開許多豁口,導致邊模剛度不足,周轉中容易變形,所有應在邊模上增設肋板。
外墻板模具設計要點:北京地區的外墻板一般采用三明治結構,即結構層(200mm)+保溫層(50mm)+保護層(60mm)。此類墻板可采用正打或反打工藝。建筑對外墻板的平整度要求很高,如果采用正打工藝,無論是人工抹面還是機器抹面,都不足以達到要求的平整度,對后期施工較為不利。但是正打工藝,有利于預埋件的定位,操作工序也相對簡單。可根據工程的需求,選擇不同的工藝。本文主要介紹反打工藝為主的模具。根據澆注順序,將模具分為兩層,第一層為保護層+保溫層,第二層為結構層。第一層模具作為第二層的基礎,所以在第一層的連接處需要加固。第二層的結構層模具同內墻板模具形式。結構層模具的定位螺栓較少,故需要增加拉桿定位,防止漲模。
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外墻板和內墻板模具防漏漿設計要點:構件三面都有外漏鋼筋,側模處需開對應的豁口,數量較多,造成拆模困難。為了便于拆模,豁口開的大一些,用橡膠等材料將混凝土與邊模分離開,從而大大降低了拆卸難度。
邊模定位方式設計要求:邊模與大底模通過螺栓連接,為了快速拆卸,宜選用M12的粗牙螺栓。在每個邊模上設置3-4個定位銷,以更精確地定位。連接螺栓的間距控制在500-600mm為宜,定位銷間距不宜超過1500mm。
預埋件定位設計要求:預制混凝土構件預埋件較多,且精度要求很高,需在模具上精確定位,有些預埋件的定位在大底模上完成,有些預埋件不與底模接觸需要通過靠邊模支撐的吊模完成定位。吊模要求拆卸方便,定位唯一,以防止錯用。
模具加固設計要點:對模具使用次數必須有一定的要求,故有些部位必須要加強,一般通過肋板解決,當樓板不足以解決時可把每個肋板連接起來,以增強整體剛度。
模具的驗收要點:除了外型尺寸和平整度外,還應重點檢查模具的連接和定位系統。
模具的經濟性分析要點:根據項目中每種預制構件的數量和工期要求,配備出合理的模具數量。再攤銷到每種構件中,得出一個經濟指標,一般為每方混凝土中含多少鋼材。據此可作為報價的一部分。
4.預制混凝土構件模具使用要求
編號要點:由于每套模具被分解的較零碎,需按順序統一編號,防止錯用。
組裝要點:邊模上的連接螺栓和定位銷一個都不能少,必須緊固到位。為了構件脫模時邊模順利拆卸,防漏漿的部件必須安裝到位。
吊模等工裝的拆除要點:在預制混凝土構件整齊養護之前,要把吊模和防漏漿的部件拆除。選擇此時拆除的原因為吊模好拆卸,在流水線上,不占用上部空間,可降低蒸養窯的層高;混凝土幾乎還沒強度,防漏漿的部件很容易拆除,若等到脫模的時候,混凝土的強度已到20mpa左右,防漏漿部件、混凝土和邊模會緊緊地粘在一起,極難拆除。所以防漏漿部件必須在蒸汽養護之前拆掉。
模具的拆除要求:當構件脫模時,首先將邊模上的螺栓和定位銷全部拆卸掉,為了保證模具的使用壽命,禁止使用大錘。拆卸的工具宜為皮錘、羊角錘、小撬棍等工具。
模具的養護要求:在模具暫時不使用時,需在模具上涂刷一層機油,防止腐蝕。
5.結束語
在政府的大力推進下,裝配式剪力墻結構近幾年在國內快速發展。裝配式建筑具有施工周期短、安裝精度高等特點。對預制構件的誤差要求到了2mm以內,所以需要更高精度的模具。我們必須勇于嘗試,善于創新,勤于交流,才能做出高品質的產品。
參考文獻:
《裝配式混凝土結構規程施工與質量驗收規程》DB11~1030-2013
《預制混凝土構件質量檢驗標準》DB11!T~968-2013
編輯:王欣欣
監督:0571-85871513
投稿:news@ccement.com