摘　要：結合飄窗模具的特點，設計研究了一種組合式飄窗模具。根據(jù)飄窗模具各個部分的使用頻率及構件的特點，將模具合理進行拆分，并分別對搭扣，內模吊架，下料裝置，平衡吊架，氣浮脫模等多方面的設計進行了研究，有效提高了生產效率。

《“十三五”裝配式建筑行動方案》指出，到2020年，我國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區(qū)達到20%以上。截止到2025年，住建部出臺《建筑產業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》指出，全面普及成品住宅，新開工全裝修成品住宅面積比率50%以上，保障性住房的全裝修成品房面積比率達到70%以上。

裝配式建筑的興起，使得構件模具也越來越受到重視，模具的質量和數(shù)量直接影響預制構件的制造成本。對于飄窗模具這類異型構件，重復利用率極低，項目完成后基本做報廢處理。每套的制作成本上萬元，對于大型項目，如果增加模 具數(shù)量，提高生產效率，但是增加預制構件成本，如果不增加數(shù)量，生產效率低。如何能夠更好地提高預制構件的生產效率和降低生產成本，下面以飄窗模具為例，通過飄窗模具的優(yōu)化設計，并根據(jù)實際施工特點，對飄窗模具進行改進。

1 模具設計

預制混凝土飄窗模具重復利用率較低，通用性較差。在實際生產中，各個項目之間飄窗尺寸不同，同一項目中飄窗預埋件位置也有所差異，不同項目之間飄窗模具基本不能通用。一個項目結束之后，飄窗模具無法應用到下一個項目中，只能做報廢處理。模具的制作成本影響構件的制作成本，模具數(shù)量多，生產效率高，構件成本高；模具數(shù)量少，生產效率低，構件成本低。根據(jù)不完全統(tǒng)計，模具制作成本約1.2萬元/噸，但是項目完成后，模具變賣廢鐵，約3千元/噸，造成極大的浪費。

1.1 模具拆分設計

圖1（a）為飄窗組合模具示意圖。該模具主要由內模、外模、排架以及底座四部分組成。根據(jù)各部分的適用性，將飄窗模具整體分為3個部分，如A可重復利用部分，B為部分可重復利用部分，C為不可重復利用部分。飄窗模具的內模和外模圍成的空間形式影響飄窗的構件實際尺寸，不同項目工程之間，預埋件的位置以及飄窗的輪廓尺寸的差異直接影響著內模和外模的制作。

圖1（a）所介紹的是組合模具的各主要部分，各部分連接均為可拆連接。其中底座和排架均為標準件，本文所用的模具為長圳項目所用的飄窗模具，底座尺寸為3.5m×3.5m，底座和排架上設置有均勻等距的標準孔，底座和排架孔位一致進行安裝。外模安裝在底座四側，與內模配合圍成的腔體澆筑混凝土。內模安裝在底座上，與底座對應的標準孔進行連接，外模通過安裝在底座上。各部分設計的孔距一致，均用螺栓進行連接，因此各部分可以進行拆卸。

表1顯示了對模具進行拆分的情況，其主要根據(jù)適用性進行劃分，分為A、B、C三個部分。所用的組合模具材質均為鋼材，以長圳的飄窗模具為例，每套模具質量約為3.5t。

根據(jù)組合模具的拆分，A部分為通用部分，即項目完工后可以繼續(xù)用在下一個項目中，流動性強。由于A部分的重復利用，對于下一個項目而言，每套模具可以節(jié)省模具成本的1/3。B部分的使用需要根據(jù)下一個項目飄窗的高度進行確定，如果有合適高度的飄窗項目，B部分可以重復使用。對于C部分，內模和外模的尺寸以及預留孔洞，預埋件的位置不同項目均不同，因此C部分不可循環(huán)利用。

1.2 搭扣設計

在循環(huán)利用模具制作飄窗的過程中，對于外模的門需要反復進行拆裝螺栓，防止進行混凝土漏漿。在實際的操作過程中，由于反復的拆裝，螺栓個數(shù)比較多，在拆裝外模的過程中耗時較多。通過搭扣代替螺栓，在滿足強度的前提下，將螺栓利用搭扣設計進行代替，節(jié)省和安裝和拆松螺栓的時間。圖2為搭扣位置對比。

1.3 內模吊架

組合式飄窗模具是將模具各部分通過螺栓連接，在使用該模具之前進行各部分的組裝，將內模與外模內壁進行噴油處理，再將飄窗鋼筋籠吊裝到飄窗模具中。安裝預埋件部分根據(jù)項目圖紙設計，進行預埋件的安裝工作。將混凝土通過罐車或者移動料斗下放到飄窗模具中，進行振搗養(yǎng)護，預制構件成型，進行拆模吊。

先將外模與構件之間的預埋件及固定部分銷軸等部件進行拆除，使得外模部分與預制構件進行分離。將內模與底架部分的螺栓拆松，再拆除內模部分的預埋構件，將內模的4個拼裝部分拆解，利用圖3中所示的特殊吊具進行內模模具的起吊。將特種吊具的吊鉤與內模模具的掛扣部分相連接，通過專業(yè)起吊工人，操控行車，起吊前確定各吊裝部分牢固，將內模4個部分整體拆除。

與傳統(tǒng)吊裝模具相比，利用內模吊具，可以同時起吊全部內模，相比于之前將內模4個部分分別起吊，有效節(jié)省了內模起吊時間。

1.4 下料裝置

混凝土飄窗模具的在澆筑的過程中，由于飄窗構件是密閉的矩形，因此需要利用料斗和行車不停地移動來澆筑飄窗（如圖4所示），在澆筑的每個位置時防止混凝土溢出，配合震動棒將混凝土震實，由于飄窗結構的特殊，因此每次澆筑的過程中都需要耗費較多人工。為了更好的配合飄窗混凝土澆筑，配合飄窗模具設計安裝下料裝置。

圖5為配合飄窗模具所設計的下料裝置。澆筑時，混凝土料斗置于下料裝置正上方，操作工人通過控制料斗的控制閥調整混凝土下料的速度，下料裝置中心是一個類似于四面體的形式，當料斗下料時，混凝土沿著四面的坡度下流。料斗只要控制在一個位置就能將飄窗模具都進行澆筑。節(jié)省了調整料斗位置，移動行車的工序。

1.5 平衡吊架

起吊構件的過程中，通常利用行車帶動鏈條將已經(jīng)完成的飄窗構件進行起吊，但在實際起吊過程中，由于飄窗的重心不在所吊位置的中心處，在起吊過程中很容易出現(xiàn)偏斜，容易損壞構件的外觀，甚至出現(xiàn)構件崩角的情況。結合實際工作特點，設計了一種平衡吊架（如圖6所示），通過行車起吊平衡吊架，該平衡吊架通過吊鏈連接構件上的起吊點，將構件進行水平起吊。

1.6 氣浮裝置

在預制構件成型之后，需要脫模，但是在實際起吊過程中，由于混凝土在澆筑之后進行膨脹以及較強的粘度，緊密的附著在模具內表面上，通過噴涂了脫模劑，拆除模具。圖7為氣浮脫模的結構，為外模底部的位置，通過在外模底部添加氣孔，在起吊的脫模的過程中，對特定位置輸送有一定壓力的氣體，輔助脫模過程。

2 工程應用

深圳市長圳公共住房及其他附屬工程總用地面積為20.77萬m2，總建筑面積115萬m2，長圳項目效果如圖8所示。其中11棟100m，為裝配整體式剪力墻結構體系；15棟150m，為以鋁模為主部分預制的裝配式結構體系；1棟106m，為裝配式鋼與混凝土組合結構結構體系；裙房、幼兒園、地下室為鋼筋混凝土框架結構+預制預應力空心樓板。預制構件類型主要包括樓梯、飄窗、外墻、內墻、雙面疊合板墻、陽臺和預應力疊合板。該項目構件需求總量高達48161.5m3，其中預制飄窗需求量達17336m3，需求總數(shù)量為22708件，飄窗部分占總工程構件需求量的35%。飄窗安裝如圖9所示。

通過對飄窗構件生產工序的研究，研發(fā)出相對應的搭扣設計、內模吊架、下料裝置、平衡吊架、氣浮裝置等，有效提高了生產效率，以生產一件飄窗預制構件為例，計算節(jié)約人工成本的時間。模具節(jié)省工時對比見表2。

組合式飄窗模具，是一款新型模具，通過組合裝配，節(jié)約模具生產成本1/3左右。同時，配合其他模具配套設備，并對模具進行創(chuàng)新性研究，有效提高生產效率。隨著國內裝配式建筑的發(fā)展，該飄窗模具的優(yōu)勢越來越明顯。該項目飄窗構件需求量大，生產時間相對緊迫，通過將飄窗模具工具化設計，能夠有效的利用時間，提高生產效率。